Dynamika oddziaływań międzycząsteczkowych w makromolekułach: białka błonowe i receptory

Kierownik projektu: Jarosław Panek

Realizatorzy:

  • Aneta Jezierska

Uniwersytet Wrocławski

Wydział Chemii

Wrocław

Data otwarcia: 2021-03-19

Streszczenie projektu

Działanie makromolekuł biochemicznych, głównie białek, nie może być zrozumiane bez uwzględnienia dynamiki biegnących procesów. Przejście jonu czy małej cząsteczki przez kanał jonowy wymaga obecności transmembranowego gradientu potencjału elektrycznego i odbywa się etapami (przeskokami) wewnątrz kanału. Podobnie rozpoznanie molekularne i aktywacja receptora przez małocząsteczkowy ligand obejmują procesy dokowania, desolwatacji miejsca aktywnego, zmian konformacyjnych białka wywołanych przyłączeniem liganda. Samo połączenie ligand – białko również nie jest niezmienne – kontakty typu wiązań wodorowych wykazują tendencję do ciągłego zrywania się i odtwarzania. Poprawny opis tych procesów to zadanie różnych form dynamiki molekularnej (MD): z polami siłowymi klasycznymi (planowane zastosowanie pakietu AMBER) i z pierwszych zasad (DFT; planowane zastosowanie programów CPMD i CP2K).
W przedstawionym projekcie badana będzie struktura kanałów jonowych oraz przepływ przez te białka małych cząsteczek i jonów. Aby przyspieszyć proces transportu, planowane jest (a) przyłożenie zewnętrznego pola elektrycznego, (b) zastosowanie metadynamiki do „przepychania” badanego indywiduum przez kanał. Oprócz jonów (Na+, K+, Cl-) badany będzie transport małych cząsteczek (H2O, NH3).
Druga gałąź projektu dotyczy receptorów błonowych, zwłaszcza receptorów serotoninowych. Po zadokowaniu liganda badana będzie stabilność utworzonych oddziaływań oraz zostanie dokonana krytyczna analiza wstępnych wyników dokowania. Wyznaczone zostaną sieci oddziaływań ligand-receptor i podjęta zostanie próba prześledzenia ścieżki sygnałowej receptora.
W obu przypadkach ważnym elementem modeli będzie próba kwantowo-chemicznego wyjaśnienia wykrytych relacji – w tym celu utworzone zostaną struktury ligand – bezpośrednie otoczenie białkowe. Ten rodzaj analizy musi korzystać z ograniczonych, uproszczonych modeli, a same obliczenia powinny być wykonane w schemacie QM/MM.


← Powrót do spisu projektów

KONTAKT

Nasi konsultanci służą pomocą przyszłym i początkującym użytkownikom specjalistycznego oprogramowania zainstalowanego na Komputerach Dużej Mocy w Centrum Informatycznym TASK.

Kontakt w sprawach Komputerów Dużej Mocy, oprogramowania/licencji, grantów obliczeniowych, sprawozdań:

kdm@task.gda.pl

Administratorzy odpowiadają na maile w dni robocze w godzinach 8:00 – 15:00.