Počítačové modelování komplexů RNA-dependentní RNA polymerázy viru Zika a analog NTP

Abstract

Nedávno publikovaná krystalografická struktura RNA-dependentní RNA polymerázy (RdRp) viru Zika umožňuje provádět molekulárně dynamické (MD) simulace tohoto enzymu, které mohou napomoci při racionálním návrhu inhibitorů - potenciálních chemoterapeutik. V teoretické části práce jsou po- psány základní principy MD simulací a mimo jiné i princip výpočtu vazebné volné energie. Poté následuje stručný úvod do struktury nukleových kyselin, proteinů, RNA polymeráz a popis exprese genetické informace. V praktické části práce jsou prezentovány alchymistické transformace ADP na jeho analoga, která byla nedávno vysyntetizována v ÚOCHB AV ČR. Transformace jsou provedeny nej- prve ve vodní obálce a následně v aktivním místě HCV RdRp. Dále je konformace RdRp viru Zika modifikována tak, aby odpovídala konformaci polymerázy viru hepatitidy C a bylo možné do ní vložit nukleové kyseliny. Nakonec jsou provedeny MD simulace analog ADP v aktivním místě polymerázy viru Zika.

The recently published crystallographic structure of the Zika virus RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) allows to produce molecular dyna- mics (MD) simulations of this enzyme that can help in the rational design of its inhibitors - potential chemotherapeutics. In the theoretical part of the thesis are first described basic principles of MD simulations and the method of calculation of binding free energy. This is followed by a brief introduction into the structure of nucleic acids, proteins, RNA polymerases and into mechanisms of expression of genetic information. In the practical part are presented the alchemical trans- formations of ADP to its analogues, which were recently synthesized at ÚOCHB AV ČR. Transformations are performed first in the water envelope and then in the active site of HCV RdRp. Additionally, the conformation of the Zika virus RdRp is modified to match the hepatitis C virus polymerase conformation that can accommodate nucleic acids. Finally, MD simulations of the ADP analogues in the active site of the Zika virus polymerase are produced.