Bonding and non-bonding interaction potentials for simulations of coarse-grained protein models

• Název práce v češtině: Vazebné a nevazebné interakční potenciály pro studium struktury proteinů pomocí zhrubených modelů
• Název v anglickém jazyce: Bonding and non-bonding interaction potentials for simulations of coarse-grained protein models
• Klíčová slova: protein, zhrubený model, interakční potenciály, silové pole, molekulové simulace
• Klíčová slova anglicky: protein, coarse-grained model, interaction potentials, force field, molecular simulations
• Akademický rok vypsání: 2022/2023
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
• Vedoucí / školitel: Ing. Lucie Nová, Ph.D.
• Řešitel: Bc. Markéta Pavlíková - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 20.10.2022
• Datum zadání: 20.10.2022
• Datum potvrzení stud. oddělením: 27.01.2023
• Datum odevzdání elektronické podoby: 09.08.2023
• Datum proběhlé obhajoby: 18.09.2023
• Oponenti: Dr. Petra Bačová
• Konzultanti: prof. RNDr. Filip Uhlík, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Struktura proteinů se určuje na několika úrovních. Rozlišujeme primární (sekvence aminokyselin), sekundární (jejich prostorové uspořádání) a terciární, příp. kvartérní strukturu (prostorové uspořádání i několika řetězcových jednotek). Funkce proteinu je dána především jeho sekundární a terciární strukturou.Tuto strukturu můžeme získat buď experimentálně nebo pomocí výpočetní chemie- modelování.
Náplní této práce je vývoj silového pole pro molekulové modelování struktury proteinů pomocí zhrubených (coarse-grained) modelů. Ve zhrubených modelech proteiny vypadají jako řetízky kuliček, kde jednotlivé kuličky představují různé aminokyseliny. Aby takový model poskytoval správné výsledky, je třeba správně nastavit parametry modelu- velikost jednotlivých kuliček a jejich vzájemné přitažlivé a odpudivé interakce. Takováto sada interakčních potenciálů se nazývá silové pole (force field).
Student/ka bude na základě zákonitostí chování polymerních řetězců a pomocí známých dat o struktuře proteinů vytvářet své vlastní silové pole skládající se z nevazebných a vazebných (úhlových a dihedrálních) potenciálů. Toto silové pole bude testovat pomocí molekulových simulací s využitím metod molekulové dynamiky a Monte Carla.
Výhodou je chuť samostatně programovat/kódovat.