|
|
Identifikace proteinových tunelů s využitím molekulárních dynamik
Kohout, Petr ; Martínek, Tomáš (oponent) ; Musil, Miloš (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá analýzou proteinových struktur. Cílem je navrhnout Caver Web 2.0 -- novou verzi webové aplikace, která začlení další vědecké nástroje a uživatelům umožní projít komplikovaný pracovní protokol za poskytnutí relevantních výsledků bez nutnosti hlubší znalosti integrovaných nástrojů. Vše bude zprostředkováno prostřednictvím jednoduchého a interaktivního uživatelského rozhraní. Aplikace rozšiřuje původní aplikaci Caver Web 1.0 o nové vlastnosti. Caver Web 1.0 je webový server vhodný pro identifikaci proteinových tunelů a kanálů, pro které umožňuje spustit analýzy transportu ligandů. Program se vyznačuje intuitivním a uživatelsky přívětivým rozhraním s minimem požadovaných vstupů od uživatele. Server je vhodný i pro výzkumníky bez pokročilých bioinformatických nebo technických znalostí. Jeho současná verze je ve vědecké komunitě dobře zavedená a velmi využívaná (35 000 dokončených výpočtů během dvou let provozu). Nejvýznamnějším omezením současné verze je možnost analyzovat pouze statickou strukturu, což často poskytuje neúplný biologický obraz. Proto bylo rozhodnuto o rozšíření nástroje o výpočet molekulárních dynamik, které poskytnou ucelený obraz na proměny proteinových struktur.
|
|
|
The study of the association behavior of the amphiphilic copolymers in solutions containing low molar compounds by means of computer simulations.
Šindelka, Karel ; Limpouchová, Zuzana (vedoucí práce) ; Slavíček, Petr (oponent) ; Vondrášek, Jiří (oponent)
Název: Studium asociačního chování amfifilních kopolymerů v roztocích obsa- hujících nízkomolekulární látky pomocí počítačových simulací Autor: Karel Šindelka Department: Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova Supervisor: Doc. Ing. Zuzana Limpouchová, Csc. Abstrakt Dizertační práce se zabývá studiem elektrostatické asociace v polymerních roz- tocích obsahujících blokové polyelektrolytové (PE) kopolymery spolu se surfak- tanty, neutrálními homopolymery nebo jinými opačně nabitými polyelektrolyty. Bylo ukázáno, že tvorba asociátů závisí nejen na kooperativních elektrostatických interakcích mezi opačně nabitými PE řetězci, ale i na charakteru amfifilních in- terakcí polyelektrolytů a na kompatibilitě kopolymerních bloků. Polyelektrolyty s nekompatibilními bloky tvoří jasně definované struktury s hydrofobním jádrem a rozpustnou slupkou, zatímco v případě polyelektrolytů s kompatibilními bloky vznikají velké nejasně definované " crew-cut" agregáty. V nestechiometrických směsích PE kopolymerů s nekompatibilními bloky jsou agregované nanočástice menší než ve stechiometrických směsích a tyto nanočástice jsou navíc nabité. Nestabilita větších agregátů závisí na způsobu zavedení pře- bytku náboje: největší...
|
|
|
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)
|
|
|
Molecules in Cell Membranes
Timr, Štěpán ; Jungwirth, Pavel (vedoucí práce) ; Böckman, Rainer (oponent) ; Ettrich, Rüdiger (oponent)
Biologické membrány se aktivně účastní řady procesů v živých buňkách, a detailní popis jejich struktury, dynamiky a funkce je tudíž nezbytný pro porozumění živým organismům na molekulární úrovni. V této práci jsme využili vysoké časové a prostorové rozlišení poskytované počítačovými simulacemi pro výzkum chování několika druhů molekul, které se mohou vázat do membrán buněk. Kombinace klasických simulací molekulové dynamiky a ab initio výpočtů elektronové struktury nám dovolila charakterizovat optické vlastnosti fluorescenčních sond zanořených v membránách, a tím přispět k rozvoji dvoufotonové polarizační mikroskopie jako nástroje strukturní biologie. Simulace molekulové dynamiky nám dále umožnily popsat na atomární úrovni vratnou vazbu rekoverinu k membráně a rovněž poskytly významný vhled do mechanismu vápníkem indukovaného myristoylového přepínače tohoto proteinu, důležitého pro adaptaci zrakových buněk. Kromě toho jsme zkoumali biologickou úlohu oxidace cholesterolu a porovnali dvě metody popisu membránového napětí v simulacích molekulové dynamiky.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
Design, parameterization and verification of a coarse-grained model of DNA
Dršata, Tomáš ; Lankaš, Filip (vedoucí práce) ; Jurečka, Petr (oponent)
Souhrn Strukturní a mechanické vlastnosti DNA hrají klíčovou roli v její biologické funkci. Velké množství poznatků o sekvenčně závislé strukturní variabilitě DNA pochází z různých experi- mentálních a také výpočetních studií Dickersonova dodekameru (5')CGCGAATTCGCG(3') (DD), který je prototypem konformační rodiny B-DNA. Předložená práce se zabývá podrobnou analýzou strukturních a mechanických vlastností DD, založenou na rozsáhlých simulacích molekulové dynamiky (MD) s explicitní reprezentací vody a iontového prostředí. Simulovány jsou celkem tři systémy, které se mezi sebou liší v parametrizaci iontů a v použitém mod- elu vody. Dvě MD simulace jsou poprvé prezentovány v této studii, přičemž simulační čas u jedné z nich dosahuje 2.4 µs. Výsledné strukturní parametry jsou pečlivě srovnány s parame- try získanými z moderních krystalografických a NMR studií. V průběhu simulací byly u koncových bazí pozorovány dva různé typy párovaní, mající dlouhé doby života: kanonický watson- crickovský pár a nekanonický trans Watson-Crick/Sugar Edge pár. Tyto stavy mají významný vliv na strukturu DD. Dále byla nalezena jasná souvislost mezi konformacemi BI a BII cukr- fosfátového řetězce a hodnotami konformačních...
|
|
|
Molekulové simulace nukleace ledu
Pluhařová, Eva ; Jungwirth, Pavel (vedoucí práce) ; Kolafa, Jiří (oponent)
Název práce: Molekulové simulace nukleace ledu Autor: Eva Pluhařová Katedra: Katedra fyzikální a makromolekulární chemie PřF UK Vedoucí diplomové práce: doc. Mgr. Pavel Jungwirth, DSc., ÚOCHB AV ČR, v.v.i. e-mail vedoucího: pavel.jungwirth@uochb.cas.cz Abstrakt: Pomocí simulací molekulové dynamiky jsme systematicky studovali homogenní nukleaci ledu v čisté vodě a dále vliv přítomnosti povrchově aktivních látek na tento děj. Jako modely surfaktantů byly použity kyselina pentanová a pentanol. Čistá voda začíná mrznout převážně v podpovrchové vrstvě, která se přizpůsobí zvětšení objemu během tvorby ledu lépe než molekuly v objemu kapaliny. Alkohol ovlivňuje homogenní nukleaci více než kyselina. Voda pokrytá neuspořádanou vrstvou pentanolu vykazuje zanedbatelnou preferenci pro podpovrchovou nukleaci a delší nukleační čas ve srovnání s čistou vodou, zatímco přítomnost kyseliny pentanové nesnižuje výrazně podpovrchovou preferenci pro začátek mrznutí ani nemění nukleační čas. Rozdíly mezi vlivem různých funkčních skupin jsme se pokusili vysvětlit na základě jejich schopnosti orientovat molekuly vody a měnit jejich pohyblivost. Skutečnost, že různé surfaktanty mají na homogenní nukleaci ledu různý vliv, je významná z hlediska tvorby mraků ve vyšších vrstvách atmosféry, do níž se během spalování biomasy uvolňuje...
|
|
|
Vývoj a aplikace molekulové dynamiky pro chirální systémy
Kessler, Jiří ; Bouř, Petr (vedoucí práce) ; Fanfrlík, Jindřich (oponent)
Souhrn Tato diplomová práce pojednává o molekulárně dynamických simulacích roztoků chirálních látek v chirálních rozpouštědlech. Roztoky se skládaly z 2,2,2-trifluoro-1-fenyletanolu,1- fenyletanolu a 1-fenyletanaminu. Byly zkoumány rozdílnosti v NMR vlastnostech různých kombinací absolutních konfigurací rozpuštěné látky a rozpouštědla. Tyto systémy skutečně vykázaly pro různé kombinace absolutních konfiguraci rozdíly v radiálních distribučních funkcích a zastoupeni konformerů zjištěných pomoci metody WHAM. Tyto zjištěné výsledky zhruba korelovaly s velikostí experimentálních rozdílů NMR posunů. Dále byla v rámci práce vyvinuta metoda selektivního výběru klastrů, která významně snižuje počet klastrů nutných k dosažení konvergované průměrné hodnoty. kličová slova: chiralita, molekulární dynamika, nukleární magnetická rezonance
|
|
|
Modelování interakcí cytochromů P450 s flavodoxinem
Culka, Martin ; Martínek, Václav (vedoucí práce) ; Chmelík, Josef (oponent)
Cytochromy P450 jsou různorodá skupina hemových enzymů vyskytujících se u vět- šiny organismů na Zemi. U lidí zasahují např. do metabolismu cizorodých látek, bakterie jsou schopné díky nim metabolizovat různé hydrofobní substráty. Obecnou reakcí kata- lyzovanou cytochromy P450 je monooxygenace, tedy vnesení jednoho atomu z molekuly kyslíku do substrátu a redukce druhého za vzniku vody. Pro redukci kyslíku je třeba dodávat elektrony, jako donor elektronů u eukaryot obvykle slouží NADPH:cytochrom P450 oxidoreduktasa či cytochrom b5, u bakterií však donorem elektronů bývají malé FeS proteiny a flavoproteiny Již dříve bylo ukázáno, že bakteriální donor elektronů fla- vodoxin je schopen dodávat elektrony některým lidským cytochromům P450 in vitro. V této práci jsem se snažil ověřit hypotézu, že flavodoxin je zodpovědný za redukci vybraných lidských (1A2, 2A6, 2A13, 2C9, 2C19, 3A4) a bakteriálních (101A1 a 176A1) cytochromů P450 heterologně exprimovaných v buňkách Escherichia coli. Ke studiu byly použity techniky molekulového modelování. Byla navržena sada možných orientací komplexu jednotlivých cytochromů P450 s flavodoxinem metodou řízeného "dockingu a následně byla ověřena stabilita těchto komplexů řízenou disociací. Byly vybrány nejstabilnější orientace pro každý cytochrom P450, ty byly dále optimalizovány...
|
host ::
RSS.