Studium reakčních mechanismů komplexů přechodných kovů v bioorganickém prostředí; kvantově-chemické.
| Thesis title in Czech: | Studium reakčních mechanismů komplexů přechodných kovů v bioorganickém prostředí; kvantově-chemické. |
|---|---|
| Thesis title in English: | Interactions of transition metals in bioorganic environment; computational study using combined tools of quantum chemistry and molecular mechanics. |
| Key words: | Bioinorganické interakce|kvantová mechanika molekul|kombinovaný QM/MM přístup |
| English key words: | Bioinorganic interactions|quantum theory of molecules|combined QM/MM approach |
| Academic year of topic announcement: | 2023/2024 |
| Thesis type: | Bachelor's thesis |
| Thesis language: | |
| Department: | Department of Chemical Physics and Optics (32-KCHFO) |
| Supervisor: | prof. RNDr. Ing. Jaroslav Burda, DrSc. |
| Author: |
| Guidelines |
| 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. Tím se zároveň otevírá možnost studijních pobytů na této katedře. Projekt je předmětem grantového společného grantového projektu NSF-Kontakt ME-10149 a projektů GAČR 16-12548S. |
| References |
| 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 |
| Preliminary scope of work |
| 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. |