|
|
Zjišťování struktury pórotvorných kolicinů
Riedlová, Kamila ; Fišer, Radovan (vedoucí práce) ; Barvík, Ivan (oponent)
5 Abstrakt Cílem této práce bylo prozkoumat chování jednotlivých helixů z C-terminální pórotvorné domény (CTD) kolicinu U v lipidové membráně na atomární úrovni. K tomuto účelu byla využita metoda all-atom molekulových simulací (MD). Posléze byla práce rozšířena i na CTD publikovaných struktur dalších pórotvorných kolicinů. Na jejím základě se podařilo identifikovat u samostatných helixů H1 a H10 jejich schopnost narušit integritu lipidové membrány. Přičemž u helixu H1 po jeho provedené organické syntéze byla jeho aktivita experimentálně ověřena pomocí metody BLM. Ostatní helixy jsou většinou velmi krátké na to, aby se udržely samostatně napříč v membráně a jejich chování může být ještě více ovlivněné nepřirozenými konci, proto již syntetizovány nebyly. Z MD simulací dvojic po sobě jdoucích helixů vyplynulo, že jejich struktura nebo schopnost udržet se v membráně může velmi záviset na blízkých interakčních partnerech. Výsledky této práce odhalují důležitost helixu H10 CTD kolicinů pro stavbu póru, která se do této chvíle vůbec neuvažovala. Také podporují toroidní model stavby póru navržený pro kolicin E1. Z výsledků této práce vyplývá, že koliciny, tyto unikátní proteiny schopné výskytu v roztoku i v lipidové membráně, obsahují aminokyselinové sekvence s určitými sekundární strukturami, které jsou i jako...
|
|
|
Počítačové modelování komplexů RNA-dependentní RNA polymerázy viru Zika a analog NTP
Ronovský, Michal ; Barvík, Ivan (vedoucí práce) ; Pospíšil, Miroslav (oponent)
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.
|
|
|
Molecular modeling of lipid membranes with fluorescent probes
Dékány Fraňová, Miroslava ; Pospíšil, Miroslav (vedoucí práce) ; Vácha, Robert (oponent) ; Barvík, Ivan (oponent)
Název práce: Molekulární modelování lipidových membrán s fluorescenčními sondami Autor: RNDr. Miroslava Dékány Fraňová Katedra / Ústav: Katedra chemické fyziky a optiky MFF UK Vedoucí doktorské práce: RNDr. Miroslav Pospíšil, Ph.D., Katedra chemické fyziky a optiky MFF UK Abstrakt: Skúmali sme biologické membrány pomocou fluorescenčných sond. Prvá časť práce opisuje vlastnosti lipidovej dvojvrstvy zloženej z molekúl DPPC (dipalmitoylfosfatidylcholín) a rôznej koncentrácie cholesterolu (5 mol % a 20 mol %) skúmaných pomocou sondy DPH (difenylhexatrién), ktorá je v rôznych koncentráciách ponorená do oboch vrstiev membrány. Druhá časť práce skúma vlastnosti DOPC (dioleoylfosfatidylcholín) membrány pomocou pyrénovej sondy umiestnenej na 4., 6., 8. a 10. uhlík oboch acylových reťazcov hosťujúceho lipidu a porovnáva ako sa vlastnosti membrány menia v závislosti od pozície pyrénu. Zamerali sme sa aj na dimerizáciu pyrénov v závislosti od ich pozície a zisťovali vzťah s profilom laterálneho tlaku. Klíčová slova: molekulární simulace, membrána, fluorescenční sonda, lipidy, profil laterálneho tlaku
|
|
|
QM/MM výpočty a klasické molekulárně-dynamické simulace biomolekul
Melcr, Josef ; Barvík, Ivan (vedoucí práce) ; Rulíšek, Lubomír (oponent)
Byla provedena literární rešerše v oblastech proteosyntézy, MD simulací, DFT a QM/MM metod. Elongační faktor Tu (EF-Tu) je protein který se účastní proteosyntézy. Do svého aktivního místa váže GTP, jehož hydrolýza hraje důležitou roli při translaci. V nedávných simulacích bylo zaznamenáno spontánní vázání sodných iontů do aktivního místa EF-Tu Z experimentu je přitom známo, že monovalentní ionty stimulují katalytický efekt EF-Tu na GTPázovou reakci. Systematickými QM/MM výpočty byl tudíž v rámci této práce prozkoumán povrch volné energie hydrolytických reakcí methyl-di-fosfátu (ve vakuu a v implicitních vodních prostředích) a GTP v aktivním místě EF-Tu. Bylo použito extrapolační QM/MM schéma ONIOM a DFT. V souladu s experimenty byl zaznamenán slabý katalytický efekt sodíkového iontu na GTPázovou reakci. Jeho přítomnost změnila konformaci GTP interakcemi s jeho záporně nabitými kyslíkovými atomy a vyrovnala také náboje na fosfátových skupinách. To znamenalo především přenos elektronů z gamma na beta-fosfátovou skupinu, což je charakteristické pro mezistavy při hydrolýze GTP.
|
|
|
Molecular dynamics study of admixture influence on structural properties and stability of fatty acid Langmuir monolayers
Kubániová, Denisa ; Roeselová, Martina (vedoucí práce) ; Barvík, Ivan (oponent)
Pomocí simulací molekulové dynamiky bylo studováno rozložení vybraných aromatických molekul, jmenovitě benzoové kyseliny a neutrální a zwitterionové formy L-fenylalaninu, ve třech systémech modelujících povrch kapaliny: a) vrstva vodného roztoku organických molekul, b) monovrstva palmitové kyseliny v kondenzovaném kapalném stavu na vodném roztoku organických molekul a c) monovrstva palmitové kyseliny ve stavu koexistence mezi kondenzovanou kapalnou fází a plynnou fází na vodném roztoku organických molekul. Pro všechny studované aromatické molekuly byla potvrzena povrchová aktivita a tendence k agregaci zejména na rozhraní voda-vzduch a voda-palmitová kyselina. Výsledky simulace provedené pro monovrstvu palmitové kyseliny na vodném roztoku benzoové kyseliny byly porovnány s publikovanými výsledky podobných simulací s jinou parametrizací. Srovnání ukázalo, že chování aromatických molekul na rozhraní voda-monovrstva mastné kyseliny silně závisí na použitém modelu. Strukturní vlastnosti Langmuirovy monovrstvy palmitové kyseliny byly vyhodnoceny na základě distibucí úhlu náklonu uhlovodíkových řetězců a analýzy dihedrálních uhlů v oblasti hlaviček palmitové kyseliny v závislosti na povrchové hustotě filmu a adsorbovaných aromatických molekulách. Simulace napodobující izotermální stlačování smíšené monovrstvy v...
|
|
|
Molekulárně-dynamické simulace muskarinového receptoru
Cajzl, Radim ; Barvík, Ivan (vedoucí práce) ; Pospíšil, Miroslav (oponent)
Název práce: Molekulárně-dynamické simulace muskarinového receptoru Autor: Radim Cajzl Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí bakalářské práce: RNDr. Ivan Barvík, Ph.D., Oddělení fyziky biomolekul Abstrakt: Tato práce je věnována molekulárně-dynamickým simulacím muskari- nového M2 receptoru umístěného ve fosfolipidové membráně. Nejprve jsou po- psány základní algoritmy molekulární dynamiky, které jsou aplikovány na model vzácných plynů. Následně jsou odvozeny vztahy pro výpočet volných vazebných energií prostřednictvím tzv. alchymistických transformací. Dále jsou uvedeny tri- ky pro ušetření výpočetního času v molekulárně-dynamických simulacích. Dal- ší část práce obsahuje stručný popis struktury proteinů a buněčných membrán, struktury a významu muskarinových receptorů spolu s popisem známých krysta- lových struktur muskarinového receptoru M2. Ve výsledkové části práce je popsán výpočet rozdílů vazebných volných energií několika ligandů k muskarinovému M2 receptoru. Výsledné hodnoty jsou ve shodě s experimentem. Studována byla i dynamika muskarinového M2 receptoru, zde se podařilo určit směr, který by v budoucnu mohl umožnit efektivní studium aktivačního mechanismu. V závěru je uvedena krátká diskuse využití získaných výsledků při cíleném návrhu léčiv.
|
|
|
Počítačové modelování biomolekul - potenciálních chemoterapeutik
Maláč, Kamil ; Barvík, Ivan (vedoucí práce) ; Jungwirth, Pavel (oponent) ; Ettrich, Rüdiger (oponent)
Hlavní metodou uplatněnou v této práci byly klasické molekulárně-dynamické simulace. Simulovanými systémy byly komplexy RNA-dependentní-RNA polymerázy, Ribonukleázy H, Argonautu a Ribonukleázy L s chemicky modifikovanými nukleovými kyselinami. Motivací bylo využití těchto chemicky modifikovaných nukleových kyselin jako potenciálních chemoterapeutik. Výkonné grafické karty, prostřednictvím nichž byly molekulárně-dynamické simulace provedeny, umožnily získat trajektorie o délce stovek nanosekund až jedné mikrosekundy, což umožnilo postihnout rozdíly ve vazbě různě modifikovaných nukleových kyselin k výše uvedeným enzymům. Zjištěné rozdíly přitom odpovídaly experimentálním výsledkům, což otevírá prostor pro racionální návrh struktury potenciálních chemoterapeutik na bázi chemicky modifikovaných nukleových kyselin.
|
|
|
Molekulárně-dynamické simulace membránových proteinů
Španěl, David ; Barvík, Ivan (vedoucí práce) ; Bok, Jiří (oponent)
V teoretické části předkládané práce byly zrekapitulovány základní poznatky o struktuře biomolekul a algoritmech uplatňovaných v tzv. molekulárnědynamických (MD) simulacích. Pro aktivní osvojení si základních algoritmů MD simulací byl vytvořen vlastní program pro simulace periodického boxu s molekulami vody reprezentovanými prostřednictvím různých modelů (SPC, TIPS, TIP3P). Metoda MD simulací byla následně aplikována na strukturu membránového proteinu A2AGPCR ukotveného ve fosfolipidické dvojvrstvě a obklopeného vodní obálkou (dohromady cca. 120.000 atomů). Smyslem těchto MD simulací bylo porovnat vazbu přirozeného agonisty adenosinu a jeho syntetického analogu NECA do vazebného místa na extracelulární straně A2AGPCR. Pro tyto MD simulace byl použit softwarový balík NAMD a výpočetní klastr Gram (jehož každý uzel je osazen 16 CPU jádry a 4 GPU) v superpočítačovém MetaCentru. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
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.
|
|
| |
host ::
RSS.