|
|
Molekulárně-dynamické simulace biomolekul
Naništa, Ján ; Barvík, Ivan (vedoucí práce) ; Bok, Jiří (oponent)
Práce se zabývá klasickými molekulárně-dynamickými simulacemi časového vývoje biomolekulárního systému. Modelovým systémem je membránový GPCR receptor pro dopamin typu D3 obklopený buněčnou membránou a vodní obálkou s ionty. Cílem bylo postihnout vazebnou schopnost Eticlopridu do aktivního místa GPCR receptoru.
|
|
| |
|
|
Světlem ovládané biomolekuly
Planer, Jakub ; Bartošík, Miroslav (oponent) ; Vácha,, Robert (oponent) ; Kulhánek, Petr (vedoucí práce)
Tato práce je zaměřena na molekulárně dynamické simulace umělého fotocitlivého iontového kanálu a AFM hrotu. Při sestavování modelu iontového kanálu byly použity DFT metody pro reparametrizaci silového pole GAFF popisující přemostěný azobenzen, který sloužil jako světlem ovládaný molekulární přepínač, a pomocí simulací jsme prokázali, že námi vyvinuté parametry vhodně popisují chování sestaveného modelu iontového kanálu v lipidové dvouvrstvě. Dále jsme sestavili model AFM hrotu a pomocí molekulární dynamiky pozorovali vznik vodního menisku mezi hrotem a podložkou z -křemene. Přínosem této práce je soubor nových parametrů opravující silové pole GAFF pro správný popis přemostěného azobenzenu, ověření funkčnosti modelu navrhnutého iontového kanálu a vytvoření funkčního modelu AFM hrotu, na kterém je možno dále studovat vznik vodního menisku.
|
|
|
Molekulární simulace vodných roztoků alifatických alkoholů
Peštuka, Martin ; Žídek, Jan (oponent) ; Janeček, Jiří (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce bylo provést série molekulárně dynamických simulací vodných roztoků alifatických alkoholů v nekonečném zředění. Pro práci s molekulárně dynamickými simulacemi bylo nutné seznámit se s programovým vybavením umožňujícím molekulárně dynamické simulace spustit a poté vyhodnotit. V rámci této práce byly simulovány soubory obsahující 300, 400, 500 a 1000 molekul vody a jednu molekulu alifatického alkoholu. Z výsledků simulací byly určovány změny objemu simulačního boxu spojené s vložením jedné molekuly alkoholu do systému (odpovídající parciálnímu molárnímu objemu) a radiální distribuční funkce mezi jednotlivými páry atomů. Výsledky byly porovnány s experimentálními daty.
|
|
|
Deformační mechanismy v krystalech pomocí molekulární dynamiky
Lamberský, Vojtěch ; Grepl, Robert (oponent) ; Černý, Miroslav (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá problematikou molekulární dynamiky, chováním pevných látek na atomární úrovni. V rešeršní studii je nastíněn princip výpočtů, které se používají při určování chování skupin atomů nebo molekul. Dále je popsán způsob, jakým počítá metoda EAM, jak se provede paralelizace pro více procesorů a zefektivnění výpočtu. Nakonec je proveden výpočet teoretické pevnosti krystalu v tahu pomocí programu Lammps.
|
|
|
Studium interakcí organické hmoty a jejích složek pomocí molekulární dynamiky
BARVÍKOVÁ, Hana
Humic acids and humates are principal components of humic substances major organic constituents of soil, peat, coal and water around the world. I was involved in research into molecular dynamics simulations of interactions of quartz surfaces with aqueous solutions of ions and small organic molecules representing basic building blocks of larger biomolecules and functional groups of organic matter. We studied interactions of molecules with surfaces for a set of surface charge densities corresponding to the experimentally or environmentally relevant ranges of pH values employing molecular mechanics, molecular dynamics and ab initio techniques. Simulated quartz surfaces covered the range of surface charge densities 0.00, -0.03, -0.06 and -0.12 C-m-2, approximately corresponding to pH values 4.5, 7.5, 9.5 and 11. As model molecules, benzoic acid, phenol, o-salicylic acid and their conjugated bases were chosen. My task was to prepare topologies and parametric models of selected organic matter basic building blocks organic molecules. I focused on studying interactions of these molecules in an aqueous environment with mineral surface quartz. The aim was to process simulation results and analyse conformations of the adsorption complexes and their thermodynamic properties such as interaction energies, free energies and adsorption geometries.
|
|
|
Molekulární dynamika jako prostředek pro studium biologických systémů
SOVOVÁ, Žofie
Molekulárně dynamické simulace jsou teoretickou metodou, která sleduje pohyb atomů v systému. Obvykle se tak děje na úrovni atomů. Souhrnné vlastnosti systému lze uspokojivě sledovat, pokud několik atomů seskupíme do jedné částice (coarse-grainová molekulární dynamika). V předkládané práci se používá molekulární modelování a (coarse-grainová) molekulární dynamika k popisu různých, biologicky významných systémů. Charakterizaci fotosyntetické membrány ze sinice Synechocystic PCC6803 předcházela parametrizace coarse-grainového silového pole. Literatura uvádí dvě rozdílná složení této membrány, proto byly charakterizovány obě a byly hledány potenciální rozdílné charakteristiky. Dále byl do fotosyntetické membrány vnořen protein PsbI z fotosystému II, který byl popsán jednak jako izolovaný systém a dále jako systém obsahující víc těchto proteinů. Posledním zkoumaným systémem je lektinum typu C podobná doména receptoru NKR-P1 přírodních zabijáckých buněk. Hlavní pozornost byla věnovaná popisu struktury této domény.
|
|
|
Počítačové modelování interakcí molekul s minerálními povrchy
BARVÍKOVÁ, Hana
Práce je zaměřena na molekulární dynamiku, modelování interakcí a počítačové simulace. Seznamuje s prací v programu GROMACS, určeným pro potřeby počítačového modelování a simulací. Podává základy molekulární dynamiky a seznamuje s modelováním interakcí organických molekul s minerálními povrchy. Hlavním úkolem práce bylo provedení několika zadaných simulací v programu GROMACS a analyzování výsledků těchto simulací. Text práce popisuje nejdůležitější utility GROMACSu a formáty souborů potřebné pro práci s uvedeným softwarem a jejich použití. Pomocí zmíněného programu bylo připraveno několik systémů skládajících se z kombinací organických molekul jako jsou kyselina benzoová, fenol, kyselina salicylová nebo jejich deprotonovaných forem s křemenným povrchem o různé hustotě povrchového náboje. Následně byla provedena analýza výsledků simulací, chování jednotlivých struktur, adsorpčních geometrií a interakčních energií. Práce může sloužit i jako stručný návod pro práci s programem GROMACS s ohledem na simulování a analýzu systémů obsahujících rovinné povrchy. V rámci projektu MetaCentrum mi bylo umožněno pracovat s počítačovým klatrem Hermes náležejícím Jihočeské univerzitě v Českých Budějovicích.
|
|
|
Computational Investigations of Biomolecular Systems and Comparison with Experiments in Various Environmental Conditions
KHABIRI, Morteza
Práce se zabývá studiem dvou biologických systémů metodou počítačových simualcí. V prvním případě se jedná o studium vlivu tří roztoků organických látek (formamidu, acetonu a isopropanolu) na stukturu a chování tří globulárních bílkovin. Tyto enzymy patří do rodiny haloalkán dehalogenáz: DhaA, LinB a DbjA. Dále se zabývám vlivem mutací v přítomnosti DMSO na dva mutanty DhaA; DhaA57 (L95V+A172V) a DhaA80 (Thr148Leu+Gly171Gln+Ala172Val+Cys176Phe). Výsledky simulací ukázaly, že s výjimkou DhaA80, vstupují organické molekuly do aktivního místa enzymu a ovlivňují jeho hydrataci. Organické molekuly ovlivňují nejen aktivní místo enzymu, ale i jeho hydratační obal. Výsledky ukazují, že molekuly vody jsou odpuzovány z povrchu enzymu. Zdá se, že amfipatická povaha organických molekul z nich činní oblíbené solváty zkoumaných enzymů. Radiální distribuční funkce (RDF) rozdílných částí organické molekuly ukazuje, že chování jednotlivých roztoků organických molekul v blízkosti hydrofóbního povrchu a na rozhraní voda-vzduch je podobné. Strukturní analýza středních kvadratických odchylek (RMSD) a B-faktorů ukazuje, že flexibilita enzymů hlavně v oblasti CAP domény klesá v přítomnosti většiny organických roztoků. Změny ostatních strukturních vlastností jako poloměru rotace a celkového povrchu přístuponému solventu jsou minimální. DbjA se v roztoku vyskytuje jako dimer a je více ovlivněn organickými molekulami. Ty pronikají do oblasti vzájemného kontaktu monomerů a ovlivňují pohyb aminokyselin z této oblasti. Druhá studie se zabývá interakcemi napěťově řízeného draselného kanálu Kv1.3 ve standardní formě a s mutacemi (Kv1.3_V388C, Kv1.3_V388C_H399T) se štířím toxinem (ChTX). Protože neexistuje krystalová struktura pro Kv1.3, vytvořili jsme její homologní model na základě Kv1.2, se kterým má s Kv1.3 sekvenční identitu 94%. MD strukturální analýza ukazuje, že mutace V388C mění stabilitu selektivního filtru přerušením vzájemných interakcí aminokyselin za selektivním filtrem. Přítomnost jedné mutace rovněž ovlivňuje interakci ChTX s kanálem. Toxin částečně blokuje standardní a dvakrát mutovaný pór kanálu. Druhá bodová mutace H399T v oblasti póru vrátí strukturu na pozici jako ve standardním typu. Tyto výsledky jsou naprosto v souladu s experimentem. Dále se zkoumala vazebná energie ChTX se standardním mKv1.3 pomocí výpočtu potenciálu průměrné síly, buď s přidáním KCl do roztoku nebo bez něj. Výsledky shodně v simulaci i v experimentu ukazují, že přestože se v přítomnosti draselných iontů mění nevazebný proces a disociační konstanta, je vazebná energie nezávislá na koncentraci K+. Kombinace počítačových simulací s experimenty získává nové informace o interakcích kanálu s toxinem, které mohou být užitečné při navrhování léků.
|
|
|
Structural analysis of extrinsic proteins from the oxygen-evolving complex of photosystem II from higher plants
KOHOUTOVÁ, Jaroslava
Život na naší planete závisí hlavně na přítomnosti kyslíku jehož největší producenti jsou zelené rostliny, sinice a řasy. Kyslík je uvolněn z kyslík-vyvíjejícího komplexu fotosystému II v průběhu fotosyntézy a spotřebován organizmy v procese dýchaní. Kyslík- vyvíjející komplex fotosystému II má stejnou funkci u všech fotosyntetizujících organizmech, ale jednotlivé organizmy vykazují odlišnosti ve struktuře a složení vnějších proteinů, ze kterých je univerzální jenom protein PsbO. V současné době je znám u vyšších rostlin jen strukturní model PS II s malým rozlišením a u sinic krystalová struktura PSII. Vnější proteiny vyšších rostlin (PsbP, PsbQ a PsbR) nejsou strukturně podobné vnějším proteinům ze sinic (PsbO, PsbU and PsbV) a proto není možné předpokládat jejích uspořádání na lumenální straně PSII. Přístupné modely se odlišují hlavně ve struktuře kyslík-vyvíjejícího komplexu, která by mohla být objasněna určením vazebních míst jednotlivých vnějších proteinů. Jednou z nezodpovězených otázek je i výskyt strukturních odlišností kyslík-vyvíjejícího komplexu ve fotosyntetických organizmech jako důsledek evoluce nebo adaptace organizmů k jejich okolí. Struktura vnějších proteinů kyslík-vyvíjejícího komplexu, která může pomoci objasnit umístnění a zároveň upřesnit jejich funkci, je stále nekompletní. V této práci jsme se zaměřili na strukturní analýzy, studium interakcí a pravděpodobné umístnění vnějších proteinů PsbP a PsbQ.
|
host ::
RSS.