Molekulárně-dynamické simulace analog nukleových kyselin

• Thesis title in Czech: Molekulárně-dynamické simulace analog nukleových kyselin
• Thesis title in English: Molecular dynamics simulations of modified nucleic acids
• Academic year of topic announcement: 2005/2006
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Institute of Physics of Charles University (32-FUUK)
• Supervisor: RNDr. Ivan Barvík, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 19.10.2005
• Date of assignment: 19.10.2005
• Date and time of defence: 27.06.2006 00:00
• Date of electronic submission: 27.06.2006
• Date of proceeded defence: 27.06.2006
• Opponents: prof. RNDr. Josef Štěpánek, CSc.

Guidelines

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.

References

[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

Preliminary scope of work

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 bakalářské 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.