De novo načrtovanje ciklično simetričnih homo-oligomerovRibnikar, Neža (Avtor) Ljubetič, Ajasja (Mentor) Novinec, Marko (Komentor) RFdiffusionde novo proteiniC10 simetrijaSECmasna fotometrijaMetode strojnega učenja so se nedavno pojavile kot strategija za učinkovito raziskovanje funkcionalnega prostora proteinov, ki med drugim omogočajo tudi načrtovanje povsem novih proteinskih struktur. Nedavno razvit difuzijski model RFdiffusion poleg nevodenega načrtovanja proteinskih struktur (tj. brez uporabe pogojnih informacij) omogoča tudi načrtovanje simetričnih oligomernih struktur s poljubno točkovno simetrijo. V okviru magistrske naloge smo želeli načrtovati ciklično simetrične homo-oligomere s C10 simetrijo z uporabo programov RFdiffusion ter ProteinMPNN. Načrtovanje dekamerov namreč še vedno predstavlja zahtevno nalogo, saj so razlike v vmesnih površinah med C9 in C10 oligomeri zelo majhne. Do danes je bil edini uspešno načrtovan in eksperimentalno potrjen primer dekamera opisan v delu Huddyja in sodelavcev. Z uporabo omenjenih programov smo načrtovali tri serije de novo proteinov, za katere je bilo z bioinformacijskimi orodji napovedano, da tvorijo homo-oligomerne dekamere. Z uporabo algoritma za napovedovanje strukture AlphaFold2 in AlphaFold3 smo pridobili in silico parametre za ocenjevanje načrtov, dodatne fizikalne parametre pa smo izračunali še z uporabo programa Rosetta. Na podlagi pridobljenih rezultatov smo nato filtrirali načrte in za laboratorijsko testiranje izbrali tiste z najugodnejšimi karakteristikami za posamezen parameter. Namen eksperimentalnega dela je bil preveriti, ali se načrtovani proteini v laboratorijskih pogojih izražajo in tvorijo dekamere. Za izbrane načrte smo zato naročili sintetične gene ter jih izrazili v bakterijskih celicah. Po čiščenju z nikelj-afinitetno kromatografijo smo tvorbo dekamernih struktur preverili s kromatografijo z ločevanjem po velikosti (angl. Size Exclusion Chromatography, SEC). Najobetavnejše proteine smo nato analizirali še s pomočjo masne fotometrije. Dobljeni rezultati nudijo vpogled v zmožnosti načrtovanja simetričnih višještevnih homo-oligomerov z metodami globokega učenja. V sklopu magistrskega dela smo uspeli načrtovati več obetavnih proteinov, ki so med drugim tvorili tudi dekamerne strukture, zato to delo predstavlja temelj za nadaljnje raziskave na področju načrtovanja večjih de novo oligomerov.20262026-11-06 12:30:06Magistrsko delo/naloga190897VisID: 25371sl