Molecular modeling and computational structural biology 2 1100-MMCSB2
Blok I: Analiza stabilności kompleksu białko-ligand:
Studenci wykorzystają programy VMD i NAMD do wizualizacji trajektorii białka i przeprowadzą podstawowe analizy symulacji komputerowych, takie jak:
- badanie zmian parametrów termodynamicznych i energetycznych;
- wygenerowanie parametrów opisujących zmiany układu początkowego (RMSD, RMSF);
- określenie zmian parametrów geometrycznych (analiza długości wiązań, kątów, kątów torsyjnych);
- zlokalizowanie globalnych zmian strukturalnych w symulowanym układzie.
Blok II: Modelowanie układu białko-ligand oraz analiza powinowactwa ligandów:
Studenci zostaną zapoznani z procedurą przeprowadzenia i analizy dokowania molekularnego oraz dynamiki molekularnej w oprogramowaniu MOE. Uczestnicy zostaną poproszeni o wygenerowanie różnorodnych konformacji liganda w miejscu aktywnym, wybór najlepszej konformacji inhibitora oraz sprawdzenie jego stabilności w receptorze. Głównym założeniem ćwiczenia jest zaprezentowanie studentom możliwości komputerowego projektowania leków z wykorzystaniem parametrów fizycznych i statystycznych, takich jak analiza klastrów strukturalnych, charakterystyka sposobu wiązania inhibitora w miejscu aktywnym, ocena stabilności kompleksu białko-ligand oraz oszacowanie powinowactwa liganda do receptora.
Blok III: Badanie mechanizmów reakcji chemicznych w miejscu aktywnym:
Studenci przy użyciu kwantowo-klasycznych dynamik molekularnych zaprojektują antybiotyki nowej generacji, które wykorzystują mechanizm tworzenia wiązania chemicznego do inaktywacji enzymów. Podstawowym celem ćwiczenia jest zaprezentowanie uczestnikom różnorodnych efektów kwantowych obserwowanych podczas reakcji chemicznych, takich jak tworzenie i rozpad wiązań kowalencyjnych, zmiana stanu protonacyjnego czy zmiana hybrydyzacji atomu.
Blok IV: Perturbacyjne metody dynamiki molekularnej
- Wprowadzenie do metod perturbacyjnych dynamiki molekularnej.
- Przygotowanie układu do symulacji.
- Przeprowadzenie symulacji wybraną metodą.
- Analiza fluktuacji w strukturze powstałych w wyniku wprowadzenia zaburzeń i porównanie z danymi eksperymentalnymi.
BlokIV: Obliczeniowe wyznaczanie energii swobodnej wiązania ligandu do receptora
- Wprowadzenie do metod obliczeniowych wyznaczania energii swobodnej wiązania.
- Przeprowadzenie obliczeń jedną z metod dla kilku układów.
- Analiza wyników w kontekście danych eksperymentalnych.
Tryb prowadzenia
Założenia (opisowo)
Koordynatorzy przedmiotu
Efekty kształcenia
Rozwinięcie umiejętności modelowania komputerowego układów biomolekularnych z wykorzystaniem metod mechaniki i dynamiki molekularnej oraz mechaniki kwantowej. Wykład i ćwiczenia przygotują słuchaczy do samodzielnego modelowania układów biomolekularnych wybranymi metodami.
W szczególności:
- Studenci zapoznają się z pracą w powłoce BASH, jak i oprogramowaniami do modelowania molekularnego;
- Studenci potrafią samodzielnie przygotować kompleksy biomolekularne z wykorzystaniem metod modelowania molekularnego;
- Studenci potrafią przeprowadzić symulacje dynamiki molekularnej, jak i obliczenia kwantowo-mechaniczne do symulacji reakcji chemicznych i enzymatycznych;
- Studenci potrafią zinterpretować otrzymane wyniki w procesie komputerowego projektowania leków;
- Studenci zapoznają się z dobrą praktyką raportowania i publikowania wyników.
Kryteria oceniania
Zaliczenie na ocenę. Do zaliczenia wymagana jest obecność na ćwiczeniach oraz aktywne wykonywanie ćwiczeń. Ocena na podstawie średniej z raportów cząstkowych z kolejnych ćwiczeń.
Literatura
1. Andrew Leach, Molecular Modelling: Principles and Applications
2. Daan Frenkel, Berend Smit, Understanding molecular simulation
3. Mike Williamson, How proteins work
4. Aktualne odnośniki literaturowe podawane na wykładach.
Więcej informacji
Więcej informacji o poziomie przedmiotu, roku studiów (i/lub semestrze) w którym się odbywa, o rodzaju i liczbie godzin zajęć - szukaj w planach studiów odpowiednich programów. Ten przedmiot jest związany z programami:
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: