Logowanie do System sprawozdań KDM

Symulacje komputerowe roztworów nieelektrolitów

Kierownik projektu: Jan Zielkiewicz

Politechnika Gdańska

Wydział Chemiczny

Gdańsk

Streszczenie projektu

Najnowsza tematyka badań dotyczy wpływu własciwosci wody solwatacyjnej na funkcjonalność biologiczną białek

Pierwszym z dwóch głównych celów realizowanego projektu badawczego było zbadanie właściwości strukturalnych i dynamicznych wody zawartej w warstwie solwatacyjnej pewnego białka motorycznego: kinezyny. Poprawna praca motoru ściśle wiąże się z subtelnymi zmianami konformacyjnymi zachodzącymi w cząsteczce motoru. Wyniki naszych dotychczasowych prac wskazują, że po pierwsze - właściwości wody solwatacyjnej dość silnie wpływają na dynamikę drgań własnych cząsteczki białka, po drugie zaś - obecność innych makrocząsteczek w bliskim sąsiedztwie danej cząsteczki białka (efekt zatłoczenia) wpływa również na dynamikę jego ruchów wewnętrznych i także ten wpływ dokonuje się za pośrednictwem wody solwatacyjnej. Uwagi te podkreślają rolę wody i efektów hydratacyjnych w kształtowaniu funkcjonalności biologicznej białek.

Drugim celem było badanie mechanizmu działania białek z grupy przeciwdziałających zamarzaniu płynów komórkowych (AFP). Mechanizm ten wiąże się ściśle z (nieodwracalną) adsorpcją białka do powierzchni lodu. Rola wody solwatacyjnej jest znacząca zarówno na etapie rozpoznawania przez białko powierzchni lodu, jak i na dalszym etapie wiązania się z tą powierzchnią. Jedną z pojawiających się koncepcji jest przemiana warstwy wody pomiędzy białkiem i lodem w lód, co wymaga bardzo specyficznego sposobu modyfikowania właściwości wody solwatacyjnej w sąsiedztwie aktywnego obszaru na powierzchni cząsteczki AFP. Efekt ten odkryliśmy w naszych dotychczasowych pracach.

Publikacje

  1. Jan Zielkiewicz, Jan Mazerski, Solvation of N-methylformamide by etahnol - a comparison of molecular dynamics calculation with the experimental data, Journal of Physical Chemistry B (US) vol 106, (2002) 861-869
  2. Jan Zielkiewicz, Preferential solvation in {amide+alcohol} binary mixtures. Part 2. The N-methylpyrrolidinone + methanol mixture at T=313.15 K: thermodynamic results and molecular dynamics calculations., Phys. Chem. Chem. Phys. 5, (2003) 3193-3201
  3. Jan Zielkiewicz, Preferential solvation in(amide+alcohol) binary mixtures. Part 1. The N-methylpyrrolidinone+ethanol mixture at T=313.15 K; thermodynamic results and molecular dynamics calculations., Physical Chemistry Chemical Physics 5, (2003) 1619-1630
  4. J. Zielkiewicz, Structural properties of water. Comparison of the SPC, SPCE, TIP4P and TIP5P models of water., The Journal of Chemical Physics 123, (2005) 104501
  5. Jan Zielkiewicz, Structural properties of water. Comparison of the SPC, SPCE, TIP4P and TIP5P models of water., Journal of Chemical Physics 123, (2005) 104501
  6. Panuszko A.; Gojło E.; Zielkiewicz J.; Śmiechowski M.; Krakowiak J., Hydration of Simple Amides. FTIR Spectra and Theoretical Studies, J. Phys. Chem. B 112, (2008) 2483-2493
  7. Zielkiewicz J., Entropy of water calculated from harmonic approcimation: estimation of the accuracy of method, J. Chem. Phys. 128, (2008) 196101
  8. Zielkiewicz J., Two-Particle Entropy and Structural Ordering in Liquid Water, J. Phys. Chem. B 112, (2008) 7810-7815
  9. Kuffel A.; Zielkiewicz J., Structural and dynamic properties of water within the solvation layer around various conformations of the glycine-based polypeptide, J. Phys. Chem. B 112, (2008) 15505-15512
  10. D. Czapiewski, J. Zielkiewicz, Structural properties of hydration shell around various conformations of simple polypeptides., Journal of Physical Chemistry B , (0)
  11. A. Panuszko, P. Brużdziak, J. Ziekiewicz, D. Wyrzykowski, J. Stangret, Effects of Urea and Trimethylamine-N-oxide on the Properties of Water and the Secondary Structure of Hen Egg White Lysosyme, Journal of Physical Chemistry B 113, (2009) 14797
  12. Czapiewski, D.; Zielkiewicz, J., Structural properties of hydration shell around various conformations of simple polypeptides, J. Phys. Chem. B 114, (2010) 4536-4550
  13. Kuffel, A.; Zielkiewicz, J., The hydrogen bond network structure within the hydration shell around simple osmolytes: urea, tetramethylurea and trimethylamine-N-oxide, investigated using both a fixed charge and a polarizable water model, J. Chem. Phys. 133, (2010) 035102
  14. Kuffel, A.; Zielkiewicz, J., The hydrogen bond network structure within the hydration shell around simple osmolytes: urea, tetramethylurea and trimethylamine-N-oxide, investigated using both a fixed charge and a polarizable water model, J. Chem. Phys. 133, (2010) 035102
  15. Anna Kuffel, Jan Zielkiewicz, The importance of the shape of the protein-water interface of a kinesin motor domain for dynamics of the surface atoms of the protein, Physical Chemistry Chemical Physics 14, (2012) 5561-5569
  16. Anna Kuffel, Jan Zielkiewicz, Why the Solvation Water around Proteins Is More Dense than Bulk Water, Journal of Physical Chemistry B 116, (2012) 12113-12124
  17. Dariusz Czapiewski, Strukturalne i dynamiczne właściwości wody w otoczce solwatacyjnej prostych polipeptydów - badania metodami dynamiki molekularnej, Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny 1, (2012) 240
  18. Anna Kuffel, Badania, metodami dynamiki molekularnej, hydratacji domeny katalitycznej czasteczki kinezyny oraz wpływu efektów hydratacyjnych na jej funkcjonalność motoryczną., Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny praca doktorska, (2012) 1-290
  19. Anna Kuffel and Jan Zielkiewicz, Properties of water in the region between a tubulin dimer and a single motor head of kinesin, Phys. Chem. Chem. Phys. 15, (2013) 4527-4537
  20. Anna Kuffel, Dariusz czapiewski, Jan Zielkiewicz, Unusual structural properties of water within the hydration shell of hyperactive antifreeze protein, Journal of Chemical Physics 141, (2014) 055103
  21. Monika Szałachowska, Badanie metodami dynamiki molekularnej wpływu efektów hydratacyjnych na sprawność motoryczną domeny katalitycznej kinezyny, Praca magisterska, Politechnika Gdańska, Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej, opiekun pracy: dr Anna Kuffel 1, (2014) 1-99
  22. Anna Kuffel, Jan Zielkiewicz, Water-mediated long-range interactions between the internal vibrations of remote proteins, Physical Chemistry Chemical Physics 17, (2015) 6728-6733
  23. Anna Kuffel, Dariusz Czapiewski, Jan Zielkiewicz, Unusual dynamic properties of water near the ice-binding plane of hyperactive antifreeze protein, The Journal of Chemical Physics 143, (2015) 135102(1-7)
  24. Kuffel, ANNA; Zielkiewicz, Jan, Water-mediated influence of a crowded environment on internal vibrations of a protein molecule, Physical Chemistry Chemical Physics 18, (2016) 4881 - 4890
  25. Grabowska, Joanna; Kuffel, Anna; Zielkiewicz, Jan, Structure of solvation water around the active and inactive regions of a type III antifreeze protein and its mutants of lowered activity, Journal of Chemical Physics 145, (2016) 075101
  26. Grabowska Joanna, Wykorzystanie dynamiki molekularnej dla poszukiwania związku pomiędzy właściwościami strukturalnymi wody solwatacyjnej a aktywnością biologiczną białek z grupy przeciwdziałających zamarzaniu płynów komórkowych. , Praca magisterska 102554, (2016) 1-63

Centrum Informatyczne Trójmiejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej
ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk   |   tel. 58-347-24-11
email: office@task.gda.pl   |   NIP: 584-020-35-93