Superkomputer KDM: Zastosowania

SUGRES to gruboziarniste pole siłowe zawarte w pakiecie UNRES, które pozwala na symulację polisacharydów i ich oddziaływań z białkami w znacznie większej skali czasowej i/lub przestrzennej niż tradycyjne pola siłowe jak Amber czy CHARMM.
Glikozaminoglikany są klasą oligo- i polisacharydów biorących udział w wielu procesach biologicznych. Spośród nich heparyna występuje naturalnie w organizmach wielu zwierząt i jest stosowana w medycynie jako antykoagulant, ponieważ wiążąc się z antytrombiną aktywuje inhibicję enzymów w kaskadzie krzepnięcia krwi.
Heparyna wykazuje się największą gęstością ładunku spośród wszystkich znanych cząsteczek biologicznych, co sugeruje, że oddziaływania z kationami mają kluczową rolę w jej oddziaływaniach biolchemicznych. Celem bieżącego projektu jest parametryzacja oddziaływań jednostek cukrowych heparyny z kationami wapnia.
W tym celu zastosuję obliczenia kwantowochemiczne metodą MP2 – optymalizację dla jednostek cukrowych, a następnie obliczenia energii single point dla 100,000 układów z losowo wygenerowaną pozycją kationu wapnia dla obydwu monosacharydów. Uzyskane tą metodą wartości energii przeliczę na potencjały średniej siły, do których dopasuję analityczne wyrażenia na energię oddziaływań. Zaimplementuję ten składnik energii w polu siłowym SUGRES i zwaliduję modyfikację pola siłowego poprzez symulacje układów heparyny z jonami wapnia oraz z białkami w obecności jonów wapnia.