Materiál se předkládá Radě Centra Praha

1 Centrum biokatalýzy a biotransformací BIOTRANS Centra základního výzkumu LC06010 Cíle projektu Vyvinout software (2007); Zavést techniky rekombinantní DNA (2008); Studovat ES komplexy (2009); Připravit knihovnu hydrolas (2009); Připravit knihovnu glykosidas (2009); Zorganizovat odborná a výuková setkání (2010) Doba řešení 1.4.2006-31.12.2010 Řešitelská pracoviště Mikrobiologický ústav Akademie věd České republiky - příjemce - koordinátor řešitelské pracoviště - Mikrobiologický ústav AV ČR Křen Vladimír Prof. Ing. DrSc. - řešitel koordinátor Masarykova univerzita v Brně - příjemce řešitelské pracoviště - Masarykova univerzita v Brně Damborský Jiří Doc. Mgr. Ph.D. - řešitel Jihočeská Univerzita v Českých Budějovicích - příjemce řešitelské pracoviště - Jihočeská Univerzita v Českých Budějovicích Kutá Smatanová Ivana Mgr. PhD. - řešitel Ústav systémové biologie a ekologie Akademie věd České republiky - příjemce řešitelské pracoviště - Ústav systémové biologie a ekologie AV ČR Ettrich Rüdiger Doc., RNDr. PhD. - řešitel Termín zahájení činnosti Centra 1. 3. 2006 Postup plnění úkolů k 31.říjnu 2009: Materiál se předkládá Radě Centra Praha 24. 11. 2009

2 Zpráva 2009 MBÚ AV ČR Praha Studium bakteriální nitrilhydratasy a amidasy 1) Genové manipulace v chromosomu kmenů Rhodococcus erythropolis Technika manipulací v chromosomu Rhodococcus erythropolis (mutace, delece, inzerce), vyuţívající systém pozitivní selekce dvojité rekombinace a izolace modifikovaných kmenů bez vektorových sekvencí, byla v minulém období ověřena přípravou delecí a technikou klonování částí chromosomu (technika plasmid rescue). V dalších experimentech byly připraveny modifikované kmeny vloţením úseku DNA nesoucího promotor do zvoleného místa chromosomu R. erythropolis a současným provedením záměny (delece a inzerce) delšího úseku chromosomu. Tím byly umoţněny změny exprese a regulace genů pro metabolismus aromatických substrátů v R. erythropolis. Vzniklé kmeny jsou bezplazmidové a neobsahují ţádné cizorodé geny. Byly zjištěny rozdíly frekvence rekombinace u různých kmenů R. erythropolis. Kmen R. erythropolis CCM2595 je vhodný pro klonování s pouţitím plazmidů i chromosomu, zatímco kmen R. erythropolis A4 jen vhodný jen pro manipulace v chromosomu, vzhledem k velmi účinné rekombinaci plazmidových molekul. 2) Homologní a heterologní exprese genů pro nitrilhydratasu a amidasu Mapováním transkriptů bylo zjištěno, ţe geny ami (amidasa) a nha1+nha2 (nitrilhydratasa) jsou přepisovány do společného transkriptu. Technikou primer extension byl přesně stanoven transkripční start operonu ami-nha1-nha2 a identifikovány příslušné promotorové sekvence. Klíčové nukleotidové motivy promotoru P-ami v pozicích -35 a -10 jsou konformní s konsensus-sekvencemi dosud definovaných promotorů rhodokoků. U některých kmenů rhodokoků jsou geny ami a nha inducibilní, zatímco u jiných jsou exprimovány konstitutivně, přestoţe jejich sekvence se liší jen velmi málo. Měřením aktivity amidasy a nitrilhydratasy a kvantifikováním transkriptů za podmínek bez indukce a v přítomnosti předpokládaných induktorů (např. acetonitrilu) bylo prokázáno, ţe exprese genů metabolismu nitrilů a amidů je v kmeni R. erythropolis A4 konstitutivní. Gen pro amidasu byl klonován v expresním vektoru pext20 pro heterologní expresi v E. coli a pfex16 pro homologní expresi v R. erythropolis. Geny ami a nha1+nha2 byly identifikovány i v kmeni R. erythropolis CCM2595, který je vhodný pro rutinní genové manipulace. Exprese genu pro amidasu, který je sekvenčně velmi podobný genu z kmene A4, však v tomto kmeni nebyla detegována. Pro snadnější manipulaci s genem pro amidasu byl připraven systém, v němţ neaktivní gen v kmeni R. erythropolis CCM2595 bude nahrazen homologním genem ami z kmene R. erythropolis A4. Studium fungálních nitrilas V heterologním hostiteli E. coli jsme exprimovali nitrilasy z rodů Aspergillus a Gibberella. Jedná se o první heterologně exprimované fungální nitrilasy. Heterologní exprese a charakterizace nitrilasy z Aspergillus niger Gen pro nitrilasu z Aspergillus niger K10 byl amplifikován z cdna nativního producenta. Po optimalizaci exprese nitrilasy (na ca. 700 U/L) změnami kultivačního protokolu (koncentrace induktoru IPTG, čas indukce) jsme enzym purifikovali téměř do homogenity. Substrátová specifita rekombinantního enzymu byla odlišná ve srovnání s nativním enzymem preferenčními substráty nativního enzymu byly 4-kyanopyridin (> 400 U/mg) a benzonitril

(90 U/mg), rekombinantního enzymu 2-kyanopyridin (ca. 10 U/mg). Rekombinantní enzym měl jen nízkou aktivitu k benzonitrilu (0.6 U/mg). Velikost podjednotky nitrilasy z A. niger byla metodou SDS-PAGE stanovena na ca. 43 kda, tj. asi o 4 kda více neţ u enzymu z nativního producenta. Rekombinantní enzym má tedy také sníţenou autokatalytickou schopnost odštěpovat C-koncový peptid tato posttranslační úprava je předpokladem vzniku supermolekulárních struktur (trubic) s mol. hmotností přes 1 MDa, které se u rekombinantního enzymu tvoří jen v omezené míře, jak bylo potvrzeno elektronovou mikroskopií. Důvodem pro změněné katalytické vlastnosti můţe být odlišné skládání proteinu v heterologním hostiteli; koexprese chaperonů však neměla zatím na expresi této nitrilasy významnější vliv. 3 Model fungální nitrilasy Sekvence nitrilasy z A. niger byla pouţita pro první model fungální nitrilasy, který byl konstruován na pracovišti Centra v Nových Hradech. Model (356 aminokyselin) byl vytvořen na základě její homologie s krystalizovanými proteiny rodiny nitrilas (s identitou aminokyselin 20-23 %). Vysoce konzervované elementy sekundární struktury umoţnily konstrukci modelu (Obr. 1A). Pomocí dokování benzonitrilu do tohoto modelu bylo identifikováno místo s nejniţší vazebnou energií, které zahrnovalo triádu předpokládaných katalyticky aktivních aminokyselin Glu-Lys-Cys (Obr. 1B), coţ potvrzuje základní správnost A B C Obr. 1 Model nitrilasy z Aspergillus niger (A podjednotka, B- aktivní centrum (substrát benzonitril), C oligomer) modelu. Oligomerní struktura byla modelována na základě homologie s krystalizovanou myší nitrilasou-2 (dimer) a vyuţitím geometrických parametrů enzymu získaných elektronovou mikroskopií, které pomohly vytvořit návrh multimeru (spirály sloţené ze 16 podjednotek; Obr. 1C). C-terminální část proteinu se nachází v centru spirály a přístup k aktivnímu centru je umístěn na vnějším povrchu multimeru. Heterologní exprese nitrilasy z Gibberella moniliformis V případě nitrilasy z rodu Gibberella (anamorf Fusarium) jsme postupovali metodou vyhledání genů hypotetických nitrilas v databasích, následné syntézy genu a jeho exprese v heterologním hostiteli. Expresí syntetického genu pro nitrilasu z Gibberella moniliformis v E. coli byl získán vysoký výtěţek enzymu (téměř 400 U/L). Navíc koexprese se chaperony GroES/EL (vybranými testováním různých typů komerčních chaperonů) dále zvýšila produkci enzymu aţ na více neţ 2000 U/L. Purifikovaný enzym měl vysokou specifickou aktivitu k benzonitrilu (52 U/mg) podobně jako nativní nitrilasy. Tyto výsledky podporují náš

předpoklad o funkci chaperonů při skládání nitrilas a pouţitelnosti tohoto postupu při jejich heterologní produkci. 4 Hodnocení využitelnosti fungálních nitrilas v biokatalýze Testovali a srovnali jsme katalytické vlastnosti různých fungálních nitrilas z nativních i heterologních producentů (výše uvedené rekombinantní enzymy z A. niger a G. moniliformis, nativní nitrilasy z Fusarium solani, Penicillium multicolor a A. niger purifikované v předchozí etapě). Všechny tyto enzymy jsou aromatické nitrilasy. Vhodnými substráty jsou však vedle (hetero)aromatických substrátů zpravidla také nevětvené alifatické nitrily. Jednotlivé nitrilasy se mezi sebou liší hlavně v tendenci tvořit amid, v některých případech (nativní nitrilasa z A. niger) mohou být vyuţity místo nitrilhydratas k přípravě amidů, např. pikolinamidu z 2-kyanopyridinu (výhodou ve srovnání s nitrilhydratasami je vyšší teplotní stabilita). Naopak rekombinantní enzym z A. niger exprimovaný v E. coli nejeví výraznější tendenci k tvorbě vedlejšího produktu - amidu a můţe být tedy pouţit pro přípravu čistých karboxylových kyselin, např. kyseliny pikolinové z 2-kyanopyridinu. Některé z těchto nitrilas byly imobilizovány pomocí technologie CLEA a ve většině případů se stabilita enzymů zvýšila. V některých případech se takto rozšířil i rozsah ph nebo teplot vhodných pro funkci enzymů. Imobilizovaný enzym z F. solani byl pouţit pro kontinuální hydrolýzu 4- kyanopyridinu na kyselinu isonikotinovou v laboratorním ultrafiltračním membránovém reaktoru. Studium glykosidas Nově izolované geny pro glykosidasy byly klonovány a sekvenovány a především sekvence -galaktosaminidasy a -galaktosidasy z A. niger poslouţí pro srovnání evolučních závislostí a téţ určení kritických míst pro vývoj jednotlivých aktivit. -N- Acetylhexosaminidasa z T. flavus byla podrobena proteomické analýze a dále bude testována s modifikovanými substráty (6-aldehyd a 6-sulfát) pro vyuţití v syntéze imunoaktivních glykomimetik. Zásadním poznatkem je, ţe některé hexosaminidasy jsou schopné akceptovat značně modifikované substráty - kromě jiţ prokázaných aldehydu a kyseliny na C-6, ještě téţ sulfát a dále 4-deoxy a 4,5- substráty. Tyto poznatky byly predikovány pomocí molekulárního modelování na modelu hexosaminidasy z A. oryzae (R. Ettrich, N. Kulik). Dále byly připraveny 6-fosfáty hexosaminů a i u těch byla testována akceptace hexosaminidasami s positivním výsledkem. α-galaktosaminidasa, která byla purifikována v předchozí části projektu byla vyuţita k syntetickým reakcím, zaloţeným na enzymově katalyzované kondenzaci N- acetylgalaktosaminu za vzniku α-n-acetylgalaktosaminidů (oligosacharidy a glykokonjugáty aminokyselin. Byla připravena serie nových glykokonjugátů, které byly spektrálně charakterizovány, v současnosti se připravuje publikace. Biotransformace flavonoidů Dále byla studována enzymová hydrolýza glykosidů flavonoidů pro získání některých biologicky aktivních a komerčně zajímavých glykosidů (např. štěpení rutinu na isoquercitrin). Enzymová příprava isoquercitrinu byla optimalizována a rozpracována ve čtvrtprovozním měřítku (30 l). Pro tyto objemy vyvinuty fermentační procedury přípravy enzymu a téţ separační a purifikační procedury a byla podána patentová přihláška. Dále byly vyvinuty dvě původní medody na diastereomerní diskriminaci silybinu, jedna pomocí glykosidas (viz. vyšlá publikace) a druhá pomocí lipas (publikace v přípravě, podána patentová přihláška). Obě tyto metody umoţní přípravu opticky aktivního silybinu

v multigramových mnoţstvím s moţností scale-up i do provozních podmínek, coţ má zásadní význam pro rozvoj dalšího výzkumu a aplikace této látky. 5 Personální zajištění a vědecká výchova V r. 2009 nadále pracují na 100% pracovní úvazek v Centru LC06010 Ing. David Kubáč (PGS student, sepisuje disertační práci) a Ing. Petr Marhol specialista na analytickou chemii a separační metody. Od 1. ledna byl přijat RNDr. David Biedermann, PhD. (organický chemik, biochemik) na 100 % úvazek po odchodu RNDr. Pavly Bojarové, PhD. na mateřskou dovolenou, dále Ing. Adam Pavlík na 100 % za Ing. Moniku Knoppovou, která ukončila PGS studium a Ing. Kristýna Slámová na místo Ing. Ondřeje Kaplana, který byl převeden na jinou práci v souvislosti s dokončováním PGS studia. Doktorandi: Ing. Kristýna Slámová (PGS - VŠCHT), Mgr. Anna Drozdová (PGS-UK),, Mgr. Alena Petříčková (PGS-UK), Ing. Jan Pavlík (PGS - VŠCHT), Olga Volkova (PGS-UK). Diplomanti a pregraduální studenti:, Kateřina Purchartová (UK), Klára Michálková (VŠCHT), Pavla Minksová (VŠCHT), Barbora Štěpánková (VŠCHT), Alţběta Davidová (VŠCHT), Michaela Novotná (VŠCHT), Daniela Gerstdorferová (VŠCHT), Ondřej Šveda (UK), Anna Rinágelová (VŠCHT), Zuzana Karásková (VŠCHT), Petra Kolářová (UK), Zuzana Jeţková (UK), a v rámci projektu Otevřená věda studenti střední školy Ivan Kobelev a Monika Hasová (oba SPŠ Chemická). Na řešení úkolů Centra se podílejí téţ další pracovníci Laboratoře biotransformací Ing. Bronislava Uhnáková PhD, Ing. Lenka Weignerová, PhD a Ing. Anna Malandra (absolventka Univ. L Aquila, It.), Ing. Karel Křenek, Dr. Radek Gaţák. V rámci tématik řešených v Centru byla v MBÚ v r. 2009 obhájeny tyto diplomové práce. Alena Petříčková: Biodegradace bromovaných aromatických látek (UK, školitelka: L. Martínková) Anna Drozdová: β-n-acetylhexosaminidasa z Aspergillus oryzae: produkce, purifikace a pouţití pro selektivní glykosylaci imunoaktivních látek. (UK, školitelka L. Weignerová) Klára Michálková: α-n-acetylgalactosaminidasa z Aspergillus niger: Příprava enzymu, purifikace a pouţití (VŠCHT, školitelka L. Weignerová) Alţběta Davidová: Studium katalytických vlastností nitrilas z vláknitých hub z rodu Penicillium a Fusarium. (VŠCHT, školitelka: L. Martínková) Bakalářské práce Tereza Heringová: Mikrobiální degradace halogenovaných xenobiotik (VŠCHT, školitelka: L. Martínková) Daniela Gerstdorferová: Fungální α-l-rhamnosidasa - purifikace a charakterizace (VŠCHT, školitelka L. Weignerová) Rozvoj mezinárodních spoluprací: Evropské projekty Naše skupina pokračuje v práci na EU COST CM0602 projektu Inhibitors of angiogenesis: design, synthesis and biological exploitation Angiokem (2007-2011); 3.-4. dubna jsme na nasem pracovišti uspořádali dvoudenní workshop Inhibitors of angiogenesis, kterého se účastnilo celkem 31 účastníků, z toho 12 zahraničních (viz přiloţený program)..

Dále naše skupina pokračuje na spolupráci na COST projektu D34 Molecular Targeting and Drug Design in Neurological and Bacterial Diseases - v lednu pořádáme spolu s Prof. D. Haltrichem v Semmering (A) konferenci Biocatalysis and Medicinal Chemistry: Crossroads and Synergies, které se účastní celkem 64 účastníků a pozvání k plenárním přednáškám přijali význační odborníci jako M. Mihovilovic, Dan S. Tawfik, Don Hilvert a další. Pokračovala spolupráce Laboratoře biotransformací s ostatními účastníky akce ESF/COST CM0701( Cascade chemoenzymatic processes... ). V pracovní skupině Cascade reactions on the nitrile group jsme v tomto období spolupracovali hlavně s TU Graz (na konverzích aminonitrilů nitrilasami) a Univ. L Aquila (na studiu stability nitrilas) a výsledkem byly společné publikace (viz níţe). V MBÚ byl 16.5.2009 uspořádán mezinárodní workshop uvedené prac. skupiny v rámci akce ESF/COST CM0701 (26 účastníků z 5 zemí; z toho 9 zahraničních hostů; 9 přednášek) viz přiloţený program. Bilaterální projekty Pokračuje 3. rok bilaterální projekt s Italií (CNR Milano) Enzymatic multistep modification of biologically active natural compounds (návštěvy Sergio Riva, Mirko Fedrigo). Zahraniční hosté na pracovišti Na studijním pobytu v Laboratoři biotransformací je Ing. Anna Malandra, studentka PGS na Univ. L Aquila, Itálie; od 1.7. do 31.12.2009). Vzhledem k tomu, ţe její domovské pracoviště (člen prac. skupiny akce COST CM0701) bylo na jaře tohoto roku postiţeno zemětřesením, bylo jí umoţněno pokračovat v disertační práci formou zmíněného studijního pobytu. Pobyt je financován převáţně ze zdrojů ESF-COST (jako STSM, short-term scientific mission ) a částečně z finančních zdrojů laboratoře. Programem pobytu je testování vlastností fungálních nitrilas (substrátové specifity, reakčních podmínek, stability) a připravují se společné publikace na toto téma. Naše laboratoř byla přijata do dalšího evropského projektu, a to konkrétně COST CM0804 Chemical Biology with Natural Products - kick-off meeting se koná na konci tohoto roku v Sieně. Předpokládáme, ţe zde budeme moci vyuţít naší expertisy v biotransformacích přírodních látek. V rámci studijních pobytů nebo námi pořádaných workshopů navštívili následující zahraniční odborníci. Mirko Fedrigo (IT) Rajesh Agarwall (USA) Sergio Riva (IT) Nicola D ANTONA (IT) Laura CANTARELLA (IT) Maria CANTARELLA (IT) Giovanni GAMBERA (IT) Linda G. OTTEN (NL) Sander van PELT (NL) Olga SOSEDOVA (D) Margit WINKLER (A) Bruno Botta (IT) Henryk Stepien (PL) Sandra Liekens (BE) Flavio Maina (FR) 6 naše pracoviště

7 Rosanna Dono (FR) Amiram Goldblum (IL) Jean-Louis Reymond (CH) Ruud van Deursen (CH) Rana Sanyal (TR) Charles Lambert (BE) Milan Remko (SK) Stáže našich pracovníků v zahraničí: Kateřina Purchartová 1. 10. - 14. 11. CNR Milano, Italie David Biedermann 28. 9. - 11. 10. Univ. of Liege, Belgie Kristýna Slámová 1. - 30. 4. Univ. of Aachen, Německo Stav financí: investiční prostředky nebyly pro letošní rok přiděleny mzdové prostředky jsou čerpány v souladu s návrhem neinvestiční prostředky byly čerpány v souladu s návrhem, menší změny v čerpání jsou zdůvodněny Plán prací pro rok 2010: Zpracovat a vyhodnotit data a připravit publikace týkající se těchto témat: - exprese nitrilasy z A. niger v heterologním hostiteli (E. coli), studium katalytické aktivity, struktury a modelování tohoto enzymu - vliv kooexprese chaperonů na úroveň exprese a katalytické aktivity fungálních nitrilas v E. coli - exprese, purifikace, charakterizace a biokatalytické aplikace dalších fungálních nitrilas (z rodů Gibberella, Penicillium atd) z nativních a heterologních producentů - obhajovy 2 PhD prací (Kaplan, Kubáč) a prezentace na mezinárodních konferencích, V roce 2010 se budě pracoviště nadále podílet na výše uvedených akcích ESF COST a odborných a výukových aktivitách v jejich rámci (studijní pobyty (STSM) studentů a mladých pracovníků; setkání pracovních skupin). Dále se navrhuje nad rámec schváleného Cíle 007 (s ukončením k 31. 12. 2010) provést tyto experimentální práce, které povedou ke konsolidaci dříve získaných výsledků a jejich zhodnocení. 1. Purifikovat a charakterizovat rekombinantní nitrilasu z Gibberella moniliformis a srovnat její biochemické vlastnosti s vlastnostmi nitrilas z příbuzného rodu Fusarium (anamorf). 2. Exprimovat v E. coli, purifikovat a charakterizovat další fungální nitrilasy (z rodů Penicillium a Neurospora u těchto rodů nebyly dosud ţádné nitrilasy charakterizovány). Srovnat vlastnosti enzymu exprimovaného ze syntetického genu (navrţeného podle sekvence z rodu Penicillium marneffei) s vlastnostmi enzymu purifikovaného z nativního producenta (Penicillium multicolor).

3. U výše uvedených fungálních nitrilas sledovat vliv koexprese chaperonů (bakteriálních, fungálních) na produkci a aktivitu enzymu. 4. Studium stability nitrilas a moţností jejího zvýšení přídavky různých osmolytů (proteinů, aminokyselin, sacharidů). 5. Studie směřující k řízené evoluci a racionálnímu návrhu mutantních nitrilas. Na základě nejnovějších literárních dat navrhnout takové mutace enzymů, které by vedly k ţádoucím změnám katalytických vlastností (specifická aktivita, selektivita, stabilita). Připravit mutantní enzymy a srovnat vliv genetických změn u fungálních nitrilas a arylacetonitrilas (publikovaná data). 6. Dokončení sekvenace hexosaminidasy z T. flavus, porovnání se dalšími sekvencemi a návrh mutačních zásahů přípravu odpovídající glykosynthasy. 7. Příprava substrátů hexosaminidas nesoucích fosfátovou a sulfátovou skupinu, studie substrátové specifity, modelování, syntetické aplikace. 8. Studie thiazolinových inhibitorů hexosaminidas na bázi 4-deoxy substrátů s cílem získání selektivních inhibitorů. 9. Diastereomerní enzymové separace flavonoidů skupiny silymarinu. 10. Konsolidace výsledků, dokončení publikací, obhajoby 2 PhD prací (Kaplan, Kubáč) prezentace na mezinárodních konferencích, závěrečná zpráva. Změny ve složení řešitelského týmu: V r. 2008 nedošlo k neplánovaným změnám v řešitelském týmu. Plánované změny jsou uvedeny výše. Publikace: 8 1. L. Weignerová, P. Simerská, V. Křen: α-galactosidases and their applications in biotransformations. Biocat. Biotrans. 27 (2), 79-89 (2009). IF=1,17 2. B. Sauerzapfe, K. Křenek, J. Schmiedel, W.W. Wakarchuk, H. Pelantová, V. Křen, L. Elling: Chemo-enzymatic synthesis of poly-n-acetyllactosamine (poly-lacnac) structures and their characterization for galectin-mediated binding of ECM glycoproteins to biomaterial surfaces. Glycoconjugate J. 26, 141-159 (2009). IF=1,743 3. L. Martínková, B. Uhnáková, M. Pátek, J. Nešvera, V. Křen: Biodegradation potential of the genus Rhodococcus. Environ. Int. 35, 162-177 (2009). IF=3,516 4. K. J. Loft, P. Bojarová, K. Slámová, V. Křen, S. J. Williams: Synthesis of sulfated glucosaminides and use in studying the substrate specificity of sulfatases and fungal β-nacetylhexosaminidases. ChemBioChem 10, 565-576 (2009). IF=3,322 5. P. Bojarová, V. Křen: Glycosidases: a key to tailored carbohydrates. Trends in Biotechnology. 27, 199-209 (2009). IF=6,624 6. P. Bojarová, K. Křenek, K. Wetjen, K. Adamiak, H. Pelantová, K. Bezouška, L. Elling, V. Křen: Synthesis of LacdiNAc-terminated glycoconjugates by mutant galactosyltransferase way to new glycodrugs and materials. Glycobiology 19, 509-517 (2009). IF=4,446 7. M. Winkler, O. Kaplan, V. Vejvoda, N. Klempier, L. Martínková: Biocatalytic application of nitrilases from Fusarium solani O1 and Aspergillus niger K10. J. Mol. Catal. B: Enzymatic 59, 243-247 (2009). IF=2,015

8. L. Martínková, V. Vejvoda, O. Kaplan, D. Kubáč, A. Malandra, M. Cantarella, K. Bezouška, V. Křen: Fungal nitrilases as biocatalysts: Recent developments. Biotechnol. Adv., 27, 661-670 (2009). IF=6,110 9. V. Křen, R. Gažák, K. Purchartová, P. Marhol, D. Biedermann, P. Sedmera: Chemoenzymatic preparative separation of silybin A and B. J.Mol. Catal. B: Enzymatic, 61, 247-251 (2009). IF=2,015 10. Malandra, M. Cantarella, O. Kaplan, V. Vejvoda, B. Uhnáková, B. Štěpánková, D. Kubáč, L. Martínková: Continuous hydrolysis of 4-cyanopyridine by nitrilases from Fusarium solani O1 and Aspergillus niger K10. Appl. Microbiol. Biotechnol., 85, 277-284. IF=2,569 9 Kapitoly v knize: Weignerová L., Bojarová P., Křen V.: Glycosidases in synthesis. Carbohydrate chemistry. Chemical and Biological Approaches, RSC Publishing, Cambridge, UK, 35, 310-332 (2009). V. Křen, P. Bojarová: Glycosyl Azides Novel Substrates for Enzymatic Transglycosylations. In Practical Methods in Biocatalysis and Biotransformations, (J. Whittall, P. Sutton, Eds.); Wiley-VCH: Weinheim, in press 2009. Martínková L.*, Pátek M., Veselá-Schlosserová A.B., Kaplan O., Uhnáková B., Nešvera J.: Catabolism of nitriles. V (Alvarez H.M., Steinbüchel A., ed.) Biology of Rhodococcus, Microbiology Monographs series, Springer Verlag, v tisku. Podané patentové přihlášky: V. Křen, R. Gažák, P. Marhol, D. Monti, S. Riva: Způsob výroby opticky čistých stereomerů silybinu A a silybinu B. PV 2009-687, 21. 10. 2009 V. Křen, L. Weignerová, P. Marhol, Způsob výroby quercetin-3-β-d-glukopyranosidu za vzniku L-rhamnosy. PV 2009-720, 30. 10. 2009 Přednášky a postery: i. Kubáč D., Vejvoda V., Davidová A., Bhalla T.C., Martínková L.: Stabilization of nitrile transforming enzymes by immobilization in CLEAs. ProStab2009, 8 th International Conference on Protein Stabilization, Graz (Austria), 14.-17.4.2009. Programme and Abstract Book, s. 64, poster 29. ii. Křen V., Weignerová L., Marhol P.: Processing of natural products with glycosidases, Cukrblik 2009, Brno (ČR), 16.4.2009. Book of abstracts: p.14, oral presentation. iii. Weignerová L., Marhol P., Gerstorferová D., Křen V.: Fungal α-l-rhamnosidase: Purification, characterization and its application, Cukrblik 2009, Brno (ČR), 16.4.2009. Book of abstracts: p.37, poster P17. iv. Křen V., Gaţák R., Bojarová P., Slámová K., Křenek K., Williams S.J.: Substrate engineering in β-n-acetylhexosaminidases, Cukrblik 2009, Brno (ČR), 16.4.2009. Book of abstracts: poster P18. v. Křen V., Gaţák R., Bojarová P., Slámová K., Křenek K., Williams S.J.: Substrate engineering in β-n-acetylhexosaminidases, 8 th Carbohydrate Bioengineering Meeting, Ischia, Naples (Italy), 10.5.-13.5.2009. Book of abstracts: poster P 82.

vi. Weignerová L., Marhol P., Gerstorferová D., Křen V.: Fungal α-l-rhamnosidase: purification, characterization and its application, 8 th Carbohydrate Bioengineering Meeting, Ischia, Naples (Italy), 10.5.-13.5.2009. Book of abstracts: poster P 96. vii. Slámová K., Bojarová P., Gaţák R., Tramice A., Kulik N., Macková M., Křen V.: 4-deoxy- N-acetylhexosaminidase are substrates of β-n-acetylhexosaminidase, 8 th Carbohydrate Bioengineering Meeting, Ischia, Naples (Italy), 10.5.-13.5.2009. Book of abstracts: poster P151. viii. Kaplan O., Martínková L., Bezouška K.: Heterologous expression of fungal nitrilases, COST Action CM0701 CASCAT, Praha (ČR), 16.5.2009. ix. Marhol P.: Monolitické kolony: rychlý a odolný pomocník v analytice (nejen) flavonoidů, Analytika ve farmaceutickém průmyslu 2009, Frymburk (ČR), 8.6.-9.6.2009. Přednáška. x. Křen V.: Výzkum přírodních látek v Centru biokatalýzy a biotransformací MBÚ AV ČR, Analytika ve farmaceutickém průmyslu 2009, Frymburk (ČR), 8.6.-9.6.2009. Přednáška. xi. Marhol P., Myjavcová R., Bednár P., Heinrich J., Ulrichová J., Šimánek V., Křen V.: Characterization of Anthocyanins and Pyranoanthocyanins in Lonicera caerulea L. Berries by HPLC-DAD-MS Analysis, 34 th International Symposium on High-Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques, Dresden (Germany), 28.6.-2.7.2009. Book of abstracts: p. 83, poster MSN10-Th. xii. Davidová A., Kubáč D., Vejvoda V., Cantarella M., Martínková L.: Purification and characterization of a nitrilase from Penicillium multicolor CCF 2244, Biotrans 2009, 9 th International Symposium on Biocatalysis, Bern (Švýcarsko), 5.7.-9.7.2009. Book of Abstracts: s. 26, poster 113. xiii. Martínková L., Kaplan O., Bezouška K., Benada O., Vejvoda V., Kubáč D., Křen V.: Potential of fungal nitrilases as biocatalysts, 34 th FEBS Congress, Praha (ČR), 4.7.- 9.7.2009. Book of Abstracts: p. 284, poster P7-52. xiv. Křen V., Slámová K., Gaţák R., Bojarová P., Křenek K., Bezouška K.: Enzymes in the synthesis of new unique carbohydrate structures and their mimetics, 34 th FEBS Congress, Praha (ČR), 4.7.-9.7.2009. Book of abstracts: p. 24, oral presentation IL3.3-5. xv. Slámová K., Bojarová P., Gaţák R., Tramice A., Kulik N., Macková M., Křen V.: Beta-N- Acetylhexosaminidases accept 4-deoxy-N-acetylhexosaminides as substrates, 34 th FEBS Congress, Praha (ČR), 4.7.-9.7.2009. Book of abstracts: p. 183, poster P3-27. xvi. Catelani G., D Andrea F., Griselli A., Guazzelli L., Křen V.: Synthesis of β-d-nacetylhexosaminyl-(1 4)-1-deoxynojirimycin disaccharides as potential activators of natural killer cells, EUROCARB 15, 15 th European carbohydrate symposium, Vienna (Austria), 19.7.-24.7.2009. Book of abstracts: p. 216, poster PA 034. xvii. Křen V., Gaţák R., Bojarová P., Slámová K., Křenek K., Williams S.J.: Substrate promiscuity of β-n-acetylhexosaminidases: How far can we go?!, EUROCARB 15, 15 th European carbohydrate symposium, Vienna (Austria), 19.7.-24.7.2009. Book of abstracts: p. 539, poster PC 123. xviii. Biedermann D., Weignerová L., Gaţák R., Křen V.: Silybin disulfate inhibits sulfatases, Vitamins, nutrition, diagnostics 2009, Brno (ČR), 31.8.-2.9.2009. Book of abstracts: p.184, poster P49. xix. Biedermann D., Weignerová L., Gaţák R., Křen V.: Synthesis and enzymatic cleavage of sulfated silybin derivatives, 13. Austrian Chemistry Days 2009, Vienna (Austria), 24.8.- 27.8.2009. Book of abstracts: OP-27. 10

xx. Marhol P., Myjavcová R., Bednář P., Ulrichová J., Šimánek V., Heinrich J., Křen V.: Anthocyanins and Pyranoanthocyanins in Lonicera caerulea L. Berries, IWA 2009, 5 th International Workshop on Anthocyanins, Nagoya (Japan), 15.9.-18.9.2009. Book of abstracts: p. 41, oral presentation.. xxi. Biedermann D., Gaţák R., Lambert C., Křen V.: Synthesis and enzymatic cleavage of sulphated silybin derivatives, ANGIOKEM, 3 rd Workshop, Favignana (Italy), 16.10.- 18.10.2009. Poster. xxii. Pátek M., Pavlík A., Kubáč D., Nešvera J.: Analysis of nitrile hydratase-amidase operon from Rhodococcus erythropolis. COST Action CM0701 CASCAT Cascade reactions on the nitrile group, Prague May 16, 2009. xxiii. Pátek M.: Induction of phenol 2-monooxygenase and catechol 1,2-dioxygenase involved in phenol oxidation in Rhodococcus erythropolis. COST Action CM0701, Bern (Switzerland) July 5 7, 2009. xxiv. Pavlík A., Knoppová M., Volkova O., Kubáč D., Nešvera J., Martínková L., Pátek M.: Expression of the genes for conversions of aldoximes, nitriles and amides from Rhodococcus erythropolis A4. Biotrans 2009, Bern (Switzerland) 5-9 July 2009. xxv. Pátek M., Knoppová M., Volkova O., Pavlík A., Kubáč D., Nešvera J., Martínková L..: Organization, regulation and expression of nitrile degradation genes of Rhodococcus erythropolis. 14 th European Congress on Biotechnology, Barcelona (Spain) 13-16 September 2009, New Biotechnology 25:S104, 2009 xxvi. Pavlík A., Volkova O., Knoppová M., Kaplan O., Nešvera J., Martínková L., Pátek M.: Transcription of the genes involved in aldoxime nitrile amide metabolic pathway in Rhodococcus erythropolis A4. RNA Club, Brno, 30.10. 2009, Abstract Book p. 21. xxvii. Pavlík A., Volkova O., Knoppová M., Nešvera J., Martínková L.:Exprese genů operonu pro konverzi aldoximů, nitrilů a amidů z Rhodococcus erythropolis A4, IX. Mezioborové setkání mladých biologů, biochemiků a chemiků, Devět skal 26.-29. 5. 2009, Chemické listy 103:446. Deponovaná sekvence: Kaplan O., Martínková L., Plíhal O., Bezouška K., Kavan D.: Nitrilase [Aspergillus niger]. GenBank: ABX75546.1 11

12 Zpráva 2009 společné pracoviště ÚSBE AVČR a ÚFB JU Nové Hrady Postup plnění úkolů 2009: Předmětem výzkumné činnosti oddělení struktury a funkce proteinů, společné laboratoře Ústavu systémové biologie a ekologie Akademie věd ČR, v.v.i. a Ústavu fyzikální biologie Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích se sídlem v Nových Hradech, je vývoj a aplikace výpočetních metod, metod pro sledování změn v kvarterní struktuře ovlivňující enzymovou aktivitu, adaptace metod molekulární dynamiky a počítačového dokování pro předpověď katalytické aktivity enzymů a vývoj a zavedení nových nestandardních a pokročilých krystalizačních metod pro získání difraktujících krystalů enzymů pouţívaných v Centru. S tímto cílem jsou spojeny molekulárně biologické, biochemické a biomolekulární postupy vedoucí k získání definovaných a čistých vzorků proteinů vhodných pro krystalogenezi. Enzym DhaA z Rhodococcus rhodochrous NCIMB 13064 patří do skupiny haloalkan dehalogenáz, které katalyzují hydrolýzu halogenovaných alkanů na příslušné alkoholy. Haloalkan dehalogenáza DhaA a její mutantní varianty mohou být pouţity k detoxikaci průmyslových polutantů, např. 1,2,3-trichloropropanu (TCP). Tři mutantní formy DhaA04, DhaA14 a DhaA15 byly připraveny z důvodu studia významu tunelů spojujících aktivní místo s okolním solventem. Všechny mutantní formy byly krystalizovány metodou difúze par v sedící kapce a následně byla naměřena difrakční data na synchrotronu DESY/EMBL (Hamburk, Německo) do vysokých rozlišení 1.30 Ǻ, 0.95 Å a 1.15 Å. V průběhu roku 2009 byly dorafinovány struktury všech tří mutantů DhaA04, DhaA14 a DhaA15 a byly deponovány v PDB. Nyní se dokončuje publikace obsahující detailní popis všech mutantních struktur a jejich porovnání. Z důvodu studia alkyl-enzymového meziproduktu při reakci DhaA13 s 1,2,3- trichloropropanem a kumarinem byl připraven nový mutantní protein DhaA13 (DhaA- H272F). Předpokládá se, ţe při reakci enzymu se substrátem vzniká kovalentní alkylenzymový meziprodukt, který nepodléhá další hydrolýze. Proto je DhaA13 mutant označován jako inaktivní, tedy dovoluje substrátu navázat se do aktivního místa za předpokladu, ţe další proměna substrátu není moţná. Byly zahájeny krystalizační experimenty s mutantní formou DhaA13 a zahájeny studie s navázanými substráty. Krystaly DhaA13 byly smáčeny se substrátem a naměřena kvalitní difrakční data. Struktury enzymu se substrátem jsou ve fázi upřesnění a budou dořešeny a deponovány nejpozději začátkem příštího roku. Projekt týkající se přípravy difraktujících monokrystalů membránového proteinu core komplexu fotosystému II izolovaného z hrachu setého (Pisum sativum) byl v letošním roce zaměřen na vylepšení purifikační strategie. Protoţe jsme schopni připravit krystaly tohoto fotosyntetického komplexu v měřitelné, ale nedifraktující kvalitě, zaměřili jsme se na přípravu proteinového komplexu pouţitím nových purifikačních protokolů. Paralelně byly zahájeny experimenty se stejným proteinovým komplexem izolovaným ze špenátu. Izolované BBY membrány budou dále zpracovány v Laboratoři krystalografických studií v Granadě, kde budou následně zahájeny krystalizační experimenty. Byly dokončeny krystalizační studie nového typu haloalkandehalogenázy DbeA izolované z Bradyrhizobium elkani USDA94. Tato haloalkandehalogenáza je podobná enzymu DbjA z Bradyrhizobium japonicum USDA110 (71% sequence identity), ale vykazuje

odlišné biochemické vlastnosti. K porozumění pozměněné aktivity a specifity enzymu DbeA, byla konstruována jeho mutantní verze DbeA1 obsahující unikátní sekvenci enzymu DbjA. Obě formy dehalogenázy - divoký typ DbeA a DbeA1, byly vykrystalizovány metodou difúze par v sedící kapce. Difrakční data byla naměřena do rozlišení 2.2 Å pro DbeA a DbeA1. Obě proteinové struktury se v současné době upřesňují. Bylo dokončeno studium apo a holo forem proteinu WrbA a výsledky publikovány v prestiţním časopise. Struktury slouţí k modelovacím studiím. Byly dokončeny proteolytické experimenty a zahájeny krystalizační experimenty uvedeného enzymu s různými substráty. Byly připraveny mutantní formy HsdR podjednotky bakteriálního restrikčního enzymu EcoR124I z E.coli., které by měly potvrdit souvislost mezi translokací a endonukleázovou aktivitou. Mutanty byly testovány in vitro, a to jejich ATPasovou i endonucleasovou aktivitou, a dále pomocí in vivo testu. Klíčový mutant K220R byl krystalizován a jeho struktura uloţena v PDB-databázi. Podařilo se nalézt začátek signalizační dráhy, přes kterou komunikují endonukleáza a translokáza uvnitř komplexu. V rámci tohoto projektu také pokračovala práce na rekombinantních proteinech rhsa, rhsb a Lhr, které se mohou podílet na mobilitě DNA fragmentu nesoucího geny pro restrikčně modifikační systém E.coli K12. Podařilo se vyřešit zásadní problémy na úrovni molekulární biologie a pokračuje optimalizace exprese. V oblasti výpočtů byly pouţívány GROMACS a YASARA pro širší spektrum substrátů i jiných ligandů a intenzivně se pracovalo na výpočtech komplexů substrátů a enzymů galaktosidázy, galaktosaminidázy a nitrilázy. V případě WrbA se pokračovalo screeningem substrátové databáze k nalezení optimálního substrátu, a výsledky ukzují na látky ze skupiny quinonů. V oblasti vývoje metodického postupu pro sledování aktivace proteinu změnami v kvartérní struktuře byla dokončena první etapa pozorování kooperativních efektů a změn kvartérní struktury pomocí metod molekulární dynamiky na modelových systémech hexamerického bakteriálního represoru argininového regulonu, a podařilo se vyřešit mechanismus allosterické vazby ligandů na c-terminální doméně represoru. Jde o první případ, v kterém se dá popsat negativní kooperativita pomocí symetrického MWC modelu a publikace je momentálně komunikována s Larrym Goldem, členem americké akademie věd, do časopisu PNAS. Dále byla metoda popsána v rukopisu kapitoly v kniţní řadě Methods in Enzymology a poslána do redakce. V případě tetrameru TRPA1 byly první výsledky publikovány, a pracuje se na mutantech, které mění distribuci nábojů v okolí gatu. Na enzymech z pracoviště v Brně byla dokončena první etapa projektu s cílem popisu vlivu různých solventů na enzymovou aktivitu dehalogenáz, a výsledky se momentálně vyhodnocují a konfrontují s experimentálními výsledky. FEBS komisi byl předloţen návrh projektu na uskutečnění 4. ročníku FEBS pokročilého kurzu Advanced methods in macromolecular crystallization IV, který by se měl konat v AUC na Nových Hradech od 25.6. 2010 do 2.7.2010. Akce pořádané v roce 2009: V době od 12. do 14.3.2009 se v AUC Nové Hrady uskutečnil jiţ sedmý ročník Setkání strukturních biologů s názvem 7 th Discussions in Structural Molecular Biology. Setkání se zúčastnilo 103 účastníků z českých a slovenských institucí. 13

14 Zahraniční styky AUC Nové Hrady: Oddělení struktury a funkce proteinů v Nových Hradech aktivně spolupracuje s řadou významných zahraničních pracovišť zabývajících se biochemií, krystalogenezí, proteinovou krystalografií a strukturní bioinformatikou. Tyto spolupráce jsou aktivně rozvíjeny také v rámci Centra. Od roku 2002 spolupracujeme s Univerzitou v Princetonu (NJ, USA). Tato spolupráce se odehrává na úrovni vědecké strukturní a proteolytické studie proteinů, a také na úrovni vzdělávací díky projektu Kontakt ME640 (do roku konce 2006), Kontakt ME09016 (2009-2012) a také díky letním školám Schola ludus (od r. 2006) se kaţdoročně zúčastňují studenti z naší laboratoře a Laboratoře biochemie University v Princetonu výměnných 10-týdenních pobytů a pracují na vědeckých projektech. Do dnešní doby navštívilo AUC v Nových Hradech 15 studentů z Princetonu v celkové délce pobytu 14 měsíců a 5 našich studentů působilo na Univerzitě v Princetonu celkem 10 měsíců. Od roku 2003 spolupracujeme s Laboratoří krystalografických studií Univerzity (LEC) v Granadě (Španělsko) na výzkumu a způsobu aplikace pokročilých krystalizačních technik, které jsou rozvíjeny ve španělské laboratoři a v naší Laboratoři krystalogeneze a biomolekulární krystalografie jsou testovány na rozpustných i membránových proteinech. Od roku 1999 aktivně spolupracujeme s kolegy z Univerzity v Lübecku (Německo) (dříve působili na Ústavu molekulární biotechnologie v Jeně) při strukturních studiích a také organizování krystalizačních kurzů a FEBS Advanced kurzů, a také dlouhodobě s Univerzitou v Linci (Rakousko) a od r. 2005 s Univerzitou v Miláně (Itálie). V roce 2004 byla zahájena spolupráce s Biological Research Center of the Hungarian Academy of Sciences (BRC) Szeged (Maďarsko). Za nejvýznamnější letošní návštěvu se dá povaţovat návštěva Prof. J. Carey z Princetonu, která v Nových Hradech byla 3 týdny v lednu a 5 týdnů v červenci a srpnu. V roce 2008 absolvovali studenti a postdoci centra v oddělení struktury a funkce proteinů v Nových Hradech tyto domácí/zahraniční stáţe: Milan Melicherčík (Prof. Jannette Carey, Princeton University, NJ, USA), 1 měsíc, Iryna Kishko (Prof. Jannette Carey, Princeton University, NJ, USA), 2 měsíce, Maryna Lahoda a Alena Stsiapanava (Doc. Jičí Damborský, Loschmidt laboratories MU Brno), 1 týden. Ekaterina Sviridova získala stipendium a mohla se zúčastnit EMBO / MAX-INF2 Practical Course: Structure determination in Macromolecular Crystallography, který se konal v Grenoblu (Francie) v době 15-19.6.2009. Změny ve složení řešitelského týmu: Babak Minofar získal institucionální úvazek na ÚSBE AV ČR a jeho místo v centru bylo obsazeno Magdou Sergejevovou. Nicméně pracuje plně dál na úkolech centra. Od září pracuje v oblasti molekulární biologie nový člen týmu na USBE, Mgr. Olga Ettrichová, která postupně převezme úkoly Mgr. Jaroslavy Kohoutové, která je od listopadu na mateřské dovolené. Její úvazek v rámci centra převezme do konce roku Mgr. Abdul Samad, který s ní spolupracoval a je schopen dokončit rozdělané projekty. Stav financí: pro rok 2009 nebyly investice plánovány mzdové prostředky jsou čerpány v souladu s návrhem

15 neinvestiční prostředky jsou čerpány minimálně z 95% v souladu s návrhem Plán prací pro rok 2010 včetně odborných akcí: Zpracovat a vyhodnotit data a připravit publikace týkající se těchto témat: - Pouţití alternativních krystalizačních technik vyvinutých v naší laboratoři a optimalizaci krystalizačních podmínek za účelem získat krystaly nových druhů proteinů v kvalitě a velikosti vhodné k difrakčním experimentům. Výsledky krystalizačních analýz budou vyhodnoceny, diskutovány a publikovány v průběhu následujícího roku. - Výpočty komplexů substrátů a enzymů jako hexosaminidasy, galaktosidasy, galaktosaminidasy a dehalogenázy. - Allosterická aktivace intaktního ArgRepressoru z e.coli. - Mechanismus a reakční kinetika WrbA z e.coli. - Souhra endonukleázové a ATPázové aktivity u EcoR124I z e.coli. - obhajoby 6 PhD prací (Wolfová, Khabiri, Samad, Kohoutová, Prudniková, Kishko) a prezentace na mezinárodních konferencích, V roce 2010 se budě pracoviště nadále podílet na výše uvedených akcích letních škol, výměních pobytů a internshipů Princetonské univerzity, a odborných a výukových aktivitách v jejich rámci. FEBS komise schválila předloţený projekt na uskutečnění 4. ročníku FEBS praktického a přednáškového kurzu Advanced methods in macromolecular crystallization IV, kterého hlavním organizátorem je Ivana Kutá-Smatanová. Krystalizační kurz se bude konat v AUC na Nových Hradech od 25.6. do 2.7.2010. Dále se navrhuje nad rámec schváleného Cíle 7 (s ukončením k 31. 12. 2010) provést tyto experimentální práce, které povedou ke konsolidaci dříve získaných výsledků a jejich zhodnocení. 1) v aplikaci našich nejnovějších poznatků z krystalizace rozpustných a membránových proteinů na krystalizaci nových rozpustných a membránových proteinových komplexů pomocí standardních, pokročilých a alternativních technik, ve snaze získat monokrystaly proteinů v kvalitě vhodné k difrakčnímu měření, 2) pouţití nově vyvinutých GCB sad krystalizačních roztoků, které budou aplikovány konkrétně k studiu mutantních haloalkan dehalogenáz DhaA12, DhaA31, DhaA13 se substráty, DbeA a DbeA1 se substráty, nového Spur enzymu, membránových fotosyntetických komplexů a lipoproteinu (FrpD) izolovaného z Neisseria meningitidis, WrbA se substráty, HsdR podjednotky EcoA1 z e.coli, a mutantních HsdR podjednotek EcoR124I z e.coli. 3) Rozsáhly vypočty intaktního ArgRepressoru z e.coli. a jiných allosterických systémů jako CAP k ověření poznatků o symetrické allosterii podle MWC modelu pro připady záporné kooperace. 4) Vytvoření nového komplexního modelu pentamerických restrikčníchmodifikačních systémů Typu I na základě hodnocení experimentalních vysledků (bodové mutace a in vivo a in vitro testů) pro EcoR124I a EcoA1, a rozsáhlích vypočtů a simulací. Noví studenti: Noví studenti nebyli v letošním roce přijati.

16 Publikace 2009: o Název publikace Martin Klvana; Martina Pavlova; Tana Koudelakova; Radka Chaloupkova; Pavel Dvorak; Alena Stsiapanava; Michal Kuty; Ivana Kuta-Smatanova; Jan Dohnalek; Petr Kulhanek; Rebecca C. Wade; Jiri Damborsky: Pathways and Mechanisms for Product Release in the Engineered Haloalkane Dehalogenases Explored using Classical and Random Acceleration Molecular Dynamics Simulations. J. Mol. Biol. 392, 1339-1356 (2009), doi:10.1016/j.jmb.2009.06.076 Julie Wolfova, Ivana Kuta Smatanova, Jiri Brynda, Jeroen R. Mesters, Mikalai Lapkouski, Michal Kuty, Antonino Natalello, Neal Chatterjee, Sy-Yeu Chern, Erin Ebbel, Angela Ricci, Rita Grandori, Rüdiger Ettrich, and Jannette Carey: Structural organization of WrbA in apo- and holo-protein crystals. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics 1794, 1288-1298 (2009), doi: 10.1016/j.bbapap.2009.08.001. (The cover picture of this issue was selected from our paper) J. Wolfová, J. Brynda, J. R. Mesters, R. Ettrich, J. Carey, I. Kutá Smatanová: Structural changes of tetrameric flavoprotein WrbA upon flavin binding. Materials Structure 16, 2a, k56-57 (2009). [abstract in paper format] Tatyana Prudnikova, Tomas Mozga, Pavlina Rezacova, Radka Chaloupkova, Yukari Sato, Yuji Nagata, Jiri Brynda, Michal Kuty, Jiri Damborsky, and Ivana Kuta Smatanova: Crystallisation and preliminary X-ray analysis of a novel haloalkane dehalogenase DbeA from Bradyrhizobium elkani USDA94. Acta Cryst. F65, 353-356 (2009). Mikalai Lapkouski, Santosh Panjikar, Pavel Janscak, Ivana Kuta Smatanova, Jannette Carey, Rudiger Ettrich, Eva Csefalvay: Structure of the motor subunit and translocation model for EcoR124I restriction-modification complex. Nature Structural & Molecular Biology 16(1), 94-5 (2009). Epub 2008 Dec 14. doi: 10.1038/nsmb.1523 J. Kohoutová, I. Kutá Smatanová, J. Brynda, M. Lapkouski, J. L. Revuelta, J. B. Arellano, R. Ettrich: Crystallization and preliminary crystallographic characterization of the extrinsic PsbP protein of photosystem II from Spinacia oleracea. Acta Cryst. F65, 111-115 (2009). Palencar, Peter, Prudnikova, Tatyana), Vacha, Frantisek, Kuty, Michal The effects of light-induced reduction of the photosystem II reaction center, JOURNAL OF MOLECULAR MODELING, Volume: 15 Issue: 8 Pages: 923-933 IF (2008) 4,146 2,233 0 0,645 11,085 0,645 2.02 Harper, Kandice, Minofar, Babak, Sierra-Hernandez, M. Roxana, Casillas-Ituarte, Nadia N., Roeselova, Martina, Allen, Heather C., Surface Residence and Uptake of Methyl Chloride and Methyl Alcohol at the Air/Water Interface Studied by Vibrational Sum Frequency Spectroscopy and Molecular Dynamics, JOURNAL 2.87

17 OF PHYSICAL CHEMISTRY A Volume: 113 Issue: 10 Pages: 2015-2024 Jan Benedikt, Abdul Samad, Rudiger Ettrich, Jan Teisinger, Viktorie Vlachova (2009) Essential role for the putative S6 inner pore region in the activation gating of the human TRPA1 channel. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research 1793: 7. 1279-1288 Jul 4.89 R Strawn, T Stockner, M Melichercik, L Jin, J Carey, R Ettrich Synergy of molecular dynamics and isothermal titration calorimetry in studies of allostery. In: Methods in Enzymology, Biothermodynamics B Edited by:michael L. Johnson, Jo M. Holt, Gary K. Ackers. In press Book series R Strawn, M Melichercik, T Stockner, J Carey, R Ettrich: Concerted allosteric mechanism of hexameric E. coli arginine repressor exploits competition between L-arginine ligands and resident arginine residues., PNAS submitted 9.38 Přednášky: Rudiger Ettrich: Structure of the motor subunit and translocation model for EcoR124I restriction-modification complex, 7 th Discussions in Structural Molecular Biology, 2009, Nové Hrady, Czech Republic (invited plenary lecture) Rudiger Ettrich: Molecular mechanism of allostery in hexameric E. coli arginine repressor, Modeling interactiona in Biolomolecules IV, September 14-19 2009 at Hrubá Skála, Czech Republic (invited plenary lecture) Rudiger Ettrich: DNA translocation by type I restriction-modification enzymes, 7th International Life Science Meeting, Krems, Austria, Mai 2009 (invited plenary lecture) B. Minofar, Conference Talk, Molecular dynamics study of the effect of organic solvents on structure and activity of haloalkane dehalogenase, Modeling interactiona in Biolomolecules IV, September 14-19 2009 at Hrubá Skála, Czech Republic Rudiger Ettrich: Coupling of endonuclease and translocase functions in Type I restrictionmodification complexes, National Institute of Health, Bethesda, Maryland, USA, 15.April 2009 (invited seminar talk, paid by NIDDK NIH) Rudiger Ettrich: Coupling of endonuclease and translocase functions in Type I restrictionmodification complexes, Jagellonian University, 3.11.2009, Krakow, Polsko (invited seminar talk, paid by Jagellonian University) Samad A., Benedikt J., Minofar B., Teisinger J., Stockner T., Vlachova V., Ettrich R.: Structural and functional study on vanilloid Structural and functional study on human TRPA1 receptor.11th International PhD EMBL Symposium on Puzzles in Biology, Putting the Pieces together, Heidelberg, Germany, 29-31 October 2009 (presented by AS) A. Stsiapanava, J.Dohnalek, M. Kuty, J. A. Gavira, T. Koudelakova, J. Damborsky and I. Kuta Smatanova: Structural changes of pathways in mutated DhaA proteins from

Rhodococcus rhodochrous. Materials Structure 16, 3a, h16 (2009). 12 th Heart of Europe bio- Crystallography Meeting (HEC12), Trest, Czech Republic Tatyana Prudnikova, Tomas Mozga, Pavlina Rezacova, Radka Chaloupkova, Yukari Sato, Michal Kuty, Tana Koudelakova, Yuji Nagata, Jiri Damborsky, Ivana Kuta Smatanova: Crystallization and structural analysis of a novel haloalkane dehalogenase DbeA from Bradyrhizobium elkani USDA94. Materials Structure 16, 3a, h4 (2009). 12 th Heart of Europe bio-crystallography Meeting (HEC12), Trest, Czech Republic I. Kuta Smatanova, P. Rezacova, A. McPherson: How to perform vapour diffusion experiments: Hanging and sitting drops. ISBC2 Program, Abstract Book, Notebook 68 (2009). International School on Biological Crystallization 2nd Edition, Granada, Spain E. Sviridova, L. Bumba, P. Sebo and I. Kuta Smatanova: Crystallization study of the ironregulated outer membrane lipoprotein (FrpD) from Neisseria meningitidis. Materials Structure 16, 2a, k54-55 (2009). Colloquium of CSCA Structure 2009, Hluboká n/vltavou, Czech Republic Kishko, I. Kutá Smatanová, J. Carey, R. Ettrich: Investigation of biochemical structure and functions of the E.coli protein WrbA. Materials Structure 16, 2a, k55 (2009). Colloquium of CSCA Structure 2009, Hluboká n/vltavou, Czech Republic A. Stsiapanava, J. Dohnalek, M. Kuty, J. A. Gavira, T. Koudelakova, J. Damborsky and I. Kuta Smatanova: Structural characterization of the three DhaA mutants from Rhodococcus rhodochrous. Materials Structure 16, 2a, k58 (2009). Colloquium of CSCA Structure 2009, Hluboká n/vltavou, Czech Republic J. Wolfová, J. Brynda, J. R. Mesters, R. Ettrich, J. Carey, I. Kutá Smatanová: Structural changes of tetrameric flavoprotein WrbA upon flavin binding. Materials Structure 16, 2a, k56-57 (2009). Colloquium of CSCA Structure 2009, Hluboká n/vltavou, Czech Republic 18 Konferenční příspěvky publikovány ve vědeckých časopisech prezentace formou posterů: Rebecca Strawn, Milan Melichercik, Michael Green, Thomas Stockner, Jannette Carey, Rudiger Ettrich: Allosteric Mechanism of Hexameric E. coli Arginine Repressor, Albany 2009 Conversation, Albany NY, USA, 16, June 16-20 2009 I.Kishko, B.Harish, R.Ettrich, J.Carey: Kinetic properties of WrbA, a novel flavodoxin-like protein. The 23rd Annual Gibbs Conference in Biothermodynamics, 3rd - 6th of October, Touch of Nature Conference Center Carbondale, Illinois, USA Vasilina Zayats, Abdul Samad, Rudiger Ettrich: STRUCTURE AND FUNCTIONS OF TRANSIENT RECEPTOR POTENTIAL A1: HOMOLOGY MODELLING. German Conference on Bioinformatics 2009 Halle (Saale), September 28-30, 2009, Martin Luther University Halle-Wittenberg. Milan Melicherčík, Rebecca Strawn, Thomas Stockner, Jannette Carey, Rüdiger Ettrich" Allosteric mechanism for hexameric E. coli arginine repressor based on competition between