Badania dalekozasięgowych korelacji w białkach przy użyciu gruboziarnistego modelu UNRES
Grant ID: PT01225
Project leader: Adam Liwo
Implementers:
- Adam Liwo
- Sumeyye Atmaca
- Mateusz Leśniewski
- Karolina Zięba
- Truong Co Nguyen
- Krzysztof Bojarski
- Maciej Pyrka
- Gia Maisuradze
- Emilia Lubecka
- Joanna Makowska
- Stanisław Ołdziej
- Iga Biskupek
- Lizaveta Petrusevich
- Leonid Shirkov
- Agnieszka Matoga
- Michał Jensko
Uniwersytet Gdański
Wydział Chemii
Gdańsk
Start date: 2025-02-06
Planned end date: 2027-02-06
Project summary
Od wielu lat rozwijamy w naszej grupie badawczej oparty na fizyce oddziaływań gruboziarnisty model UNRES białek, który mimo drastycznej redukcji reprezentacji łańcucha polipeptydowego do dwóch centrów oddziaływań: scalonych grup peptydowych oraz scalonych łańcuchów bocznych dobrze się sprawdza w modelowaniu struktur, dynamiki i termodynamiki białek i peptydów oraz ich oddziaływań [1]. Ostatnio udowodniliśmy, że niebezpośrednie średniopolowe oddziaływania dalekozasięgowe mają wpływ na formowanie i stabilizację regularnych struktur białek [2] a prawdopodobnie są też kluczowe w powstawaniu oddziaływań allosterycznych oraz działaniu rotujących motorów molekularnych [3]. Celem obecnego projektu obliczeniowego, dla którego projektem macierzystym jest grant OPUS, który otrzymaliśmy z NCN (nr umowy UMO-2023/51/B/ST4/01218, kierownik: A Liwo) jest implementacja dalekozasięgowych potencjałów korelacyjnych do pola siłowego UNRES oraz zbadanie jak wpływają one na tworzenie i stabilność struktur, drugorzędowej i naddrugorzędowej i trzeciorzędowej oraz na dynamikę białek, w szczególności allosterię i działanie rotujących motorów molekularnych. Wyniki będą miały duże znaczenie dla zrozumienia formowania skomplikowanych motywów strukturalnych, które obecnie mogą być co prawda modelowane przy użyciu metod opartych na sztucznej inteligencji ale bez zrozumienia mechanizmów ich tworzenia, jak również dla zrozumienia skomplikowanej dynamiki białek skutkującej powstawaniem ruchów ważnych funkcjonalnie (takich jak np. w motorach molekularnych).
[1] A.K. Sieradzan, C. Czaplewski, P. Krupa, M.A. Mozolewska, A.S. Karczyńska, A.G. Lipska, E.A. Lubecka, E. Gołaś, T. Wirecki, M. Makowski, S. Ołdziej, A. Liwo, Methods in Molecular Biology, 2375, pp. 399-416 (Clifton, N.J., 2022), ISSN 1064-3745, DOI:10.1007/978-1-0716-1716-8_23.
[2] C. Sikorska, A. Liwo. Origin of Correlations between Local Conformational States of Consecutive Amino Acid Residues and Their Role in Shaping Protein Structures and in Allostery J. Phys. Chem. B, 2022, 126, 9493-9505.
[3] A. Liwo, M. Pyrka, C. Czaplewski, X. Peng, A. J. Niemi. Long-Time Dynamics of Selected Molecular-Motor Components Using a Physics-Based Coarse-Grained Approach. Biomoecules, 2023, 13, 941.
[1] A.K. Sieradzan, C. Czaplewski, P. Krupa, M.A. Mozolewska, A.S. Karczyńska, A.G. Lipska, E.A. Lubecka, E. Gołaś, T. Wirecki, M. Makowski, S. Ołdziej, A. Liwo, Methods in Molecular Biology, 2375, pp. 399-416 (Clifton, N.J., 2022), ISSN 1064-3745, DOI:10.1007/978-1-0716-1716-8_23.
[2] C. Sikorska, A. Liwo. Origin of Correlations between Local Conformational States of Consecutive Amino Acid Residues and Their Role in Shaping Protein Structures and in Allostery J. Phys. Chem. B, 2022, 126, 9493-9505.
[3] A. Liwo, M. Pyrka, C. Czaplewski, X. Peng, A. J. Niemi. Long-Time Dynamics of Selected Molecular-Motor Components Using a Physics-Based Coarse-Grained Approach. Biomoecules, 2023, 13, 941.
Publications
- Nguyen Truong Co, Cezary Czaplewski, Emilia A. Lubecka, Adam Liwo, Implementation of Time-Averaged Restraints with UNRES Coarse- Grained Model of Polypeptide Chains, Journal of Chemical Theory and Computation 21, (2025) 1476−1493
- Leonid Shirkov, Cezary Czaplewski, Adam Liwo, Implementation of Replica-Averaged Restraints from Nuclear Magnetic Resonance Measurement with UNRES Coarse Grained Model of Polypeptide Chains, Molecules 30, (2025) 4354
- Justyna Sawicka, Piotr Bollin, Anna Sylla, Mirosława Panasiuk, Michalina Wilkowska, Lidia Ciołek, Mateusz Leśniewski, Aleksandra Konopka, Karol Struniawski, Gabriela Całka-Kuc, Adam Liwo, Piotr Hańczyc, Maciej Kozak, Beata Gromadzka, Monika Biernat, Sylwia Rodziewicz-Motowidło, Design and characterization of antibacterial peptide nanofibrils as components of composites for biomaterial applications, Current Protein & Peptide Science 26, (2025) 875-895
- Mateusz Leśniewski, Emilia Iłowska, Justyna Sawicka, Zihan Li, Chun Tang, Adam Liwo, Hydrophobic and Electrostatic Sequence Patterning Directs Hierarchical Assembly of Phenylalanine-Rich Oligopeptides, Journal of Physical Chemistry Letters 16, (2025) 11518−11525
- Adam Liwo, Mateusz Leśniewski, Two Methods for Superposing the Structures of Like-Molecule Assemblies: Application to Peptide and Protein Oligomers and Aggregates, Molecules 30, (2025) 1156
- Elizaveta F. Petrusevich, Adam Liwo, Recapturing Cooperativity of α‑Helix Formation and Packing in Coarse-Grained Protein Structure Modeling with Multitorsional Potentials, Journal of Physical Chemistry B 129, (2025) 7119−7133
- Elizaveta F. Petrusevich, Adam Liwo, Improvement of Protein Structure Modeling Upon Coarse Grained Force Field Augmentation with Multitorsional Potentials Demonstrates the Significance of Along-Chain Coupling of Local Conformational States in Protein Folding, Journal of Physical Chemistry B 129, (2025) 12443–12459
- Rafał Ślusarz, Adam K Sieradzan, Artur Giełdoń, Emilia A Lubecka, Magdalena J Ślusarz, Mateusz Leśniewski, Nguyen Truong Co, Adam Liwo, Cezary Czaplewski, UNRES web server: Extensions to nucleic acids, prediction of peptide aggregation, and new types of restrained calculations, Journal of Molecular Biology 437, (2025) 168968
Contact
Traugutta 75, Street, 80-221 Gdańsk
tel.: + 48 58 347 24 11
email: office@task.gda.pl
NIP: 584-020-35-93
REGON: 000001620
Opening hours: Monday-Friday 08.00 am – 03.00 pm