Optymalizacja wag gruboziarnistego pola sił

Celem projektu jest optymalizacja wag gruboziarnistego pola sił UNRES [1], rozwijanego od ponad 30 lat w katedrze chemii teoretycznej Uniwersytetu Gdańskiego. Model UNRES, pomimo stosowania uproszczonej reprezentacji łańcucha polipeptydowego umożliwia wiarygodne przewidywanie ewolucji systemów białkowych w czasie. W modelu tym aminokwasowy przedstawione są za pomocą do dwóch oddziałujących psudoatomów UNRES (grup peptydowych i zjednoczonych łańcuchów bocznych. Dzięki gruboziarnistej reprezentacji możliwe jest wykonywanie dłuższych skal czasowych symulacji, przy użyciu mniejszych zasobów obliczeniowych niż w przypadku pełnoatomowych pól siłowych. Działanie pola UNRES oparte jest o równanie energii, którego wartość końcowa jest zależna od wartości poszczególnych składowych opisujących różne rodzaje oddziaływań. Składowe te są ponadto mnożone przez skalary - wagi, których wartość wpływa na istotność danego rodzaju interakcji. Odpowiedni dobór wag jest zatem kluczowy dla jak najlepszego działania pola. W ramach projektu wykonane zostanie przeszukanie przestrzeni wag z wykorzystaniem algorytmu genetycznego [2] oraz nawlekania białkowego [3].

[1] Sieradzan A. K., Czaplewski C., Krupa P., Mozolewska M. A., Karczyńska A., Lipska A., Lubecka E.A., Gołaś E., Wirecki T., Makowski M., Ołdziej S., Liwo A. Modeling the structure, dynamics, and transformations of proteins with the UNRES force field. Methods in Molecular Biology, vol. 2376, ed. V. Muñoz, Springera New York, 2022, Chapter 23, pp. 399-416. doi: 10.1007/978-1-0716-1716-8_23.

[2] Katoch, S., Chauhan, S.S. & Kumar, V. A review on genetic algorithm: past, present, and future. Multimed Tools Appl 80, 8091–8126 (2021). doi:10.1007/s11042-020-10139-6

[3] Liwo A., Pincus M.R., Wawak R.J., Rackovsky S., Ołdziej S. and Scheraga H.A. (1997), A united-residue force field for off-lattice protein-structure simulations. II. Parameterization of short-range interactions and determination of weights of energy terms by Z-score optimization. J. Comput. Chem., 18: 874-887. doi:10.1002/(SICI)1096-987X(199705)18:7