Grand-kánonický popis interakcí komplexů přechodných kovů v bioorganickém prostředí s konstantním pH; kombinované kvantově-chemické a molekulově-mechanické výpočetní studie.

• Název práce v češtině: Grand-kánonický popis interakcí komplexů přechodných kovů v bioorganickém prostředí s konstantním pH; ; kombinované kvantově-chemické a molekulově-mechanické výpočetní studie.
• Název v anglickém jazyce: Grandcanonical description of the interactions of transition metals in bioorganic environment with constant pH; computational ; study using combined tools of quantum chemistry and molecular mechanics.
• Klíčová slova: Interakce
• Klíčová slova anglicky: Interactions
• Akademický rok vypsání: 2022/2023
• Typ práce: disertační práce
• Ústav: Katedra chemické fyziky a optiky (32-KCHFO)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Ing. Jaroslav Burda, DrSc.

Zásady pro vypracování

Práce bude založena na kvantově-chemických výpočtech komplexů přechodných kovů a jejich pravděpodobných reakčních mechanismů. Jedná se především o komplexy s protirakovinnými účinky. Pro tyto komplexy budou vypočteny základní elektronové vlastnosti. U navržených reakčních mechanismů budou spočtena termodynamická data (entalpie a volné Gibbsovy energie) a odhadnuty kinetické parametry procesů, které hrají klíčovou úlohu při aktivaci léčiv.

Zvolené komplexy budou nejprve podrobeny geometrické optimalizaci a pro finální struktury budou provedeny analýzy vlnových funkcí resp. elektronové hustoty pomocí různých výpočetních kvantově-mechanických programů.

Předkládané téma je předmětem spolupráce se skupinou Prof. J. Leszczynského z Katedry chemie na Jacksonské státní universitě, kde je k dispozici rozsáhlé výpočetní centrum. Obdobně je tento projekt řešen v koorepaci s Prof. Helio dos Santosem z Federální univerzity Juiz de Fora v Brazilii Tím se zároveň otevírá možnost studijních pobytů na některé z těchto kateder. Projekt je předmětem grantového společného grantového projektu GAČR 19-12548S.

Seznam odborné literatury

1. R. Polák, R. Zahradník: Základy kvantové chemie, SNTL Praha, 1993
2. P. Čárský, M. Urban: Ab initio výpočty v chemii, SNTL Praha, 1988
3. J. Fišer: Úvod do kvantové chemie, Academia Praha, 1983
4. N. Ostlund, A. Szabo: Modern Quantum Chemistry, McGraw-Hill Inc. New York, 1989
5. W. Yang, J. A. Parr: Density Functional Theory, Wiley, NY, 1998
6. W. J. Moore: Fyzikální chemie, SNTL, 1979
7. F. Battaglia, T. F. George: Fundamentals in Chemical Physics, Kluwer Academic Publishers, 1998

Předběžná náplň práce

Interakce kovových iontů s bázemi DNA a jejich páry představují jeden z klíčových momentů mnoha biochemických a biofyzikálních procesů. Efekty typu rozvinutí DNA šroubovice a uvolnění vodíkových můstků v párech bází jsou často spojeny s přítomností kovů a jejich hydrátů v blízkosti takovýchto aktivních center. Stejne je tomu v případě chemoterapeutického působení cisplatinových derivátů, kdy ligandované komplexy platiny vytvářejí inter- resp. intrastrandové můstky, které omezují činnost transkripčních rRNA-polymerasy a replikačních DNA-polymerasy.
Projekt bude vycházet kvantově-chemických výpočtů a molekulové mechaniky a dynamiky systemů založených a) na malých modelech vhodných pro stanovení přesnosti používaných metod, b) výpočtů prováděných na aktivních centrech jednotlivých nukleobází (guanin, adenin, cytosin a thymin) popřípadě párů bází a c) studia rozsáhlejších strukturních jednotek obsahujících i deoxyribosovou část a fosfátové skupiny kombinovaným QM/MM přístupem. Části a) a b) se týkají převážně kvantově-chemického popisu systémů založených na analýze vlastností vlnové funkce, část c) bude zaměřena na konformační analýzy spojené s oligomerním uspořádáním modelů DNA.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Interactions of metal cations...