Molekulárně-dynamické simulace muskarinového receptoru
| Název práce v češtině: | Molekulárně-dynamické simulace muskarinového receptoru |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Molecular dynamics simulations of the muscarinic receptor |
| Klíčová slova: | molekulární dynamika, membránové proteiny, perturbace volné energie, muskarinový receptor, akcelerovaná molekulární dynamika |
| Klíčová slova anglicky: | molecular dynamics, membrane proteins, free energy perturbation, muscarinic receptor, accelerated molecular dynamics |
| Akademický rok vypsání: | 2013/2014 |
| Typ práce: | bakalářská práce |
| Jazyk práce: | čeština |
| Ústav: | Fyzikální ústav UK (32-FUUK) |
| Vedoucí / školitel: | RNDr. Ivan Barvík, Ph.D. |
| Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 26.02.2014 |
| Datum zadání: | 27.02.2014 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 07.04.2014 |
| Datum a čas obhajoby: | 23.06.2015 00:00 |
| Datum odevzdání elektronické podoby: | 21.05.2015 |
| Datum odevzdání tištěné podoby: | 28.05.2015 |
| Datum proběhlé obhajoby: | 23.06.2015 |
| Oponenti: | doc. RNDr. Miroslav Pospíšil, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| 1) Prostudovat určenou literaturu a sepsat rešerši:
- struktura proteinů a buněčných membrán - molekulárně-dynamické simulace biomolekul - struktura, dynamika, funkce a medicínský význam muskarinového receptoru 2) Osvojit si metodiku molekulárně-dynamických simulací; naprogramovat základní algoritmy pro jednoduché modelové systémy. 3) Prakticky zvládnout práci se softwarovými balíky NAMD a VMD 4) Provést molekulárně-dynamické simulace modelového systému sestávajícího z fragmentu buněčné membrány, muskarinového receptoru a vodní obálky. 5) Nasimulované trajektorie kvantitativně analyzovat. 6) Diskutovat získané výsledky z hlediska jejich využití při racionálním návrhu potenciálních chemoterapeutik. |
| Seznam odborné literatury |
| [1] C. K. Jones, N. Byun, and M. Bubser
Muscarinic and Nicotinic Acetylcholine Receptor Agonists and Allosteric Modulators for the Treatment of Schizophrenia Neuropsychopharmacology 37 (2012) 16-42 [2] D. Dencker, M. Thomsen, G. Wortwein, P. Weikop, Y. Cui, J. Jeon, J. Wess, and A. Frink-Jensen Muscarinic Acetylcholine Receptor Subtypes as Potential Drug Targets for the Treatment of Schizophrenia, Drug Abuse, and Parkinson’s Disease ACS Chem. Neurosci. 3 (2012) 80-89 [3] A. C. Kruse, A. M. Ring, A. Manglik, J. Hu, K. Hu, K. Eitel, H. Hubner, E. Pardon, C. Valant, P. M. Sexton, A. Christopoulos, C. C. Felder, P. Gmeiner, J. Steyaert, W. I. Weis, K. C. Garcia, J. Wess, B. K. Kobilka Activation and allosteric modulation of a muscarinic acetylcholine receptor Nature 504 (2013) 101-106 (PDB: 4MQT, 4MQS – M2) [4] A. C. Kruse, J. Hu, A. C. Pan, D. H. Arlow, D. M. Rosenbaum, E. Rosemond, H. F. Green, T. Liu, P. S. Chae, R. O. Dror, D. E. Shaw, W. I. Weis, J. Wess, B. K. Kobilka Structure and dynamics of the M3 muscarinic acetylcholine receptor Nature 482 (2012) 552-556 (PDB: 4DAJ) [5] K. Haga, A. C. Kruse, H. Asada, T. Yurugi-Kobayashi, M. Shiroishi, C. Zhang, W. I. Weis, T. Okada, B. K. Kobilka, T. Haga, T. Kobayashi Structure of the human M2 muscarinic acetylcholine receptor bound to an antagonist Nature 482 (2012) 547-551 (PDB: 3UON) [6] Y. Miao, S. E. Nichols, and J. A. McCammon Free energy landscape of G-protein coupled receptors, explored by accelerated molecular dynamics Phys. Chem. Chem. Phys. (2014) [7] Y. Miao, S. E. Nichols, P. M. Gasper, V. T. Metzger, and J. A. McCammon Activation and dynamic network of the M2 muscarinic receptor Proc. Natl. Acad. Sci. 110 (2013) 10982-10987 |
| Předběžná náplň práce |
| Zkoumání struktury a dynamiky biomolekul přináší poznatky týkající se základních dějů v buňce, může ale také významně přispět k racionálnímu návrhu struktury potenciálních chemoterapeutik.
Metodika molekulárně-dynamických simulací představuje účinný nástroj pro zkoumání struktury a dynamiky biomolekul - nukleových kyselin, proteinů, buněčných membrán apod. Počítačové simulace umožňují interpretovat na atomární úrovni jevy pozorované v experimentech. Tzv. GPC receptory (receptory svázané s G proteiny) představují skupinu cca. 800 molekul na něž je cílena zhruba 1/3 všech současných léků. V rámci bakalářské práce bude zkoumán dynamický vývoj struktury GPC receptoru pro muskarin obklopeného membránou a vodní obálkou. Předpokládané znalosti: kvantová mechanika na úrovni základních kursů, hlubší zájem o numerické zpracování složitých úloh na moderních počítačích, pasivní znalost angličtiny. |