Molekulárně-dynamické simulace analog nukleových kyselin

• Název práce v češtině: Molekulárně-dynamické simulace analog nukleových kyselin
• Název v anglickém jazyce: Molecular dynamics simulations of modified nucleic acids
• Akademický rok vypsání: 2005/2006
• Typ práce: diplomová 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: 27.10.2005
• Datum zadání: 27.10.2005
• Datum a čas obhajoby: 28.05.2007 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 28.05.2007
• Datum proběhlé obhajoby: 28.05.2007
• Oponenti: prof. RNDr. Tomáš Obšil, Ph.D.

Zásady pro vypracování

1) Prostudovat určenou literaturu:

- struktura nukleových kyselin
- struktura analog nukleoých kyselin
- molekulárně-dynamické simulace biomolekul

2) Sepsat rešerši.

3) Osvojit si metodiku molekulárně-dynamických simulací – naprogramovat základní algoritmy pro jednoduché modelové systémy.

4) Prakticky zvládnout práci se softwarovými balíky AMBER, NAMD, VMD, CHIMERA.

5) Provést molekulárně-dynamické simulace určeného modelového systému s explicitním zahrnutím vodní obálky do simulovaného systému.

6) Nasimulované trajektorie kvantitativně analyzovat.

7) Diskutovat získané výsledky z hlediska jejich využití při racionálním návrhu potenciálních chemoterapeutik.

Seznam odborné literatury

[1] E. Uhlmann and A. Peyman „Antisense oligonucleotides: A new therapeutic principle“ Chem. Rev. 90 (1990) 543-584

[2] W. Saenger „Principles of nucleic acid structure“ Springer Berlin (1988)

[3] L. Skála Kvantová teorie molekul Univerzita Karlova Praha (1994)

[4] http://amber.scripps.edu/

[5] MSI „Force-field based MD simulations“ manual

[6] W. D. Cornell, P. Cieplak, Ch. I. Bayly, I. R. Gould, K. M.Merz, Jr., D. M. Ferguson, D. C. Spellmeyer, T. Fox, J. W. Caldwell, and P. A. Kollman, „A Second Generation Force Field for the Simulation of Proteins, Nucleic Acids, and Organic Molecules“ J. Am. Chem. Soc. 117 (1995) 5179-5197

[7] P. Jungwirth Klasická a kvantová molekulová dynamika Uèební text

[8] Modern Methods and Algorithms of Quantum Chemistry NIC-Serie Band 3 ISBN 3-00-005834-6, John von Neumann-Institut für Computing (2000)

[9] Vybraný soubor původních prací

Předběžná náplň práce

Metodika molekulárně-dynamických simulací představuje v současné době účinný nástroj pro zkoumání struktury a dynamiky biomolekul - nukleových kyselin a proteinů. Počítačové simulace umožňují interpretovat jevy pozorované v experimentech na atomární úrovni.

Zkoumání chemicky modifikovaných nukleových kyselin přináší poznatky týkající se ovlivnění exprese genetické informace - procesů transkripce a translace. Jejich poznání může přispět k racionálnímu návrhu struktury potenciálních chemoterapeutik.

V rámci diplomové práce bude zkoumán dynamický vývoj modelového komplexu přirozené a chemicky modifikované nukleové kyseliny obklopené vodní obálkou (~20.000 atomů).

Předpokládané znalosti: Kvantová mechanika na úrovni základních kursů, hlubší zájem o numerické zpracování složitých úloh na moderních počítačích, pasivní znalost angličtiny.