Superkomputer KDM: Zastosowania

Rozszyfrowanie odpowiedzi mostków dwusiarczkowych na wpływ niedużych zewnętrznych sił rozciągających jest obecnie bardzo interesujące z wielu powodów: wiadomo, że mostki dwusiarczkowe służą nie tylko jako chemicznie obojętne zszywki molekularne, które stabilizują struktury białkowe, ale funkcjonują one również jako dwusiarczkowe przełączniki redoks (inaczej disulfidy katalityczne lub allosteryczne), aby przejąć znaczące funkcje w chemicznej regulacji aktywności enzymu poprzez zrywanie i tworzenie kowalencyjnych wiązań siarka-siarka (S-S).
W niniejszym projekcie planujemy skupić się na naszym wstępnym odkryciu, które wskazuję iż duży wpływ na właściwości disiarczków przy braku zewnętrznej siły rozciągającej mają oddziaływania niekowalencyjne, takie jak wiązanie chalkogenowe. Te niekowalencyjne wiązania są coraz częściej uznawane za bardzo ważne nie tylko w strukturze i oddziaływaniach białek, ale także zaczynają służyć jako racjonalne narzędzie do projektowania i przewidywania nowych struktur chemicznych. Nowatorski aspekt zastosowania wiązania chalkogenowego w syntezie w stanie ciekłym został podkreślony w ostatnim przeglądzie Hubera i współpracowników. Według naszej hipotezy, tego rodzaju interakcje niewiążące i również jak sygnalizowaliśmy we wcześniejszych publikacjach steryczna zawada, mogą być odpowiedzialne za nieoczekiwany brak przyspieszenia redukcji dwusiarczku pod wpływem zewnętrznej siły rozciągającej w cząsteczkach makrocyklicznych badanych przez Kucharskiego i współpracowników, doświadczalnie.
Kluczowymi aspektami projektu są – rozciągająca siła mechaniczna, oddziaływania niekowalencyjne, rozpuszczalnik i temperatura – które zostaną uwzględnione poprzez symulacje kosztownymi metodami dynamiki molekularnej ab initio (AIMD). Zastosowanie tych metod wymaga użycia kilkuset procesorów do pojedynczego zadania obliczeniowego oraz zauważyć należy, że ze względu na konieczność użycia metadynamiki z funkcjami Gaussa o bardzo małej wysokości (aby oszacować barierę energetyczną tak dokładnie, jak to możliwe), nie możemy uniknąć użycia superkomputera o dużej przepustowości sieci.