Badania naukowe | Wydział Chemii

Badania naukowe w Pracowni Modelowania Molekularnego

Prof. dr hab. Adam Liwo

Główna tematyka badań dotyczy gruboziarnistego podejścia do opisu biomakromolekuł oraz agregatów cząsteczkowych, formalnie równoważnego często stosowanej w fizyce renormalizacji. W tym podejściu pomija się stopnie swobody układu, które są mniej istotne z punktu widzenia jego opisu (np. łańcuch polipeptydowy przedstawia się w postaci śladu atomów węgla alfa. Kluczowym elementem podejścia jest znalezienie efektywnej funkcji energii, na ogół identyfikowanej z potencjałem średniej siły układu, gdzie uśrednienie odbywa się względem pomijanych w modelu gruboziarnistym stopni swobody. Celem podejścia jest zarówno bardziej efektywne modelowanie układów, ponieważ liczba stopni swobody w modelu gruboziarnistym jest co najmniej o rząd wielkości mniejsza niż w podejściach pełnoatomowych, jak i analityczny lub półanalityczny opis ich dynamiki i struktury. Aspekt modelowania ma szczególnie duże znaczenie w przewidywaniu struktur białek i kwasów nukleinowych oraz modelowaniu procesów biologicznych. Przy użyciu opracowanego pola siłowego UNRES, symulacje dynamiki tych procesów wymagają 3-4 rzędy wielkości krótszego czasu obliczeniowego niż w pełnoatomowej dynamice molekularnej.

Tematyka szczegółowa:

  • Tworzenie Jednolitego Modelu Gruboziarnistego do symulacji białek, kwasów nukleinowych i polisacharydów w oparciu o fizykę oddziaływań.
  • Przewidywanie struktur białek w oparciu o fizykę oddziaływań.
  • Badania symulacyjne mechanizmów zwijania białek.
  • Badania symulacyjne mechanizmów działania chaperonów molekularnych.
  • Średniopolowe oddziaływania multipol-multipol oraz Dyskretne Nieliniowe RĂłwnanie Schroedingera w opisie tworzenia sturktury makromolekuł biologicznych.
  • Modelowe badania teoretyczne asocjacji cząstek hydrofobowych i hydrofilowych w wodzie.
  • Badanie konformacji peptydów bioaktywnych metodami teoretycznymi z wykorzystaniem danych eksperymentalnych.
  • Algorytmy numeryczne w chemii.

Dr Magdalena Ślusarz

Główna tematyka badań dotyczy receptorów sprzężonych z białkiem G (ang. G protein-coupled receptors, GPCR). Receptory te są integralnymi białkami błonowymi i zbudowane są z długiego łańcucha polipeptydowgo tworzącego w obrębie błony komórkowej charakterystyczną domenę złożoną z siedmiu odcinków α-helikalnych. Główną funkcją GPCR jest udział w transdukcji sygnału do komórki poprzez przyłączenie zewnątrzkomórkowego liganda i allosteryczną zmianę struktury receptora przekazywaną dalej przez białko G na określony efektor. Poznanie mechanizmu wiązania się liganda do określonego typu receptora umożliwia projektowanie silniej działających i bardziej selektywnych leków.

Tematyka szczegółowa:

  • Modelowanie struktury receptorów sprzężonych z białkiem G (GPCR).
  • Badanie oddziaływań receptor-ligand metodami modelowania molekularnego: dokowanie i dynamika molekularna w modelu błony komórkowej.
  • Symulacje komputerowe oligomeryzacji GPCR.
  • Modelowanie homologiczne białek.

Dr Celina Sikorska

Główna tematyka badań dotyczy rozwijania metod projektowania bezpiecznych dla zdrowia człowieka i środowiska naturalnego materiałów o pożądanych z przemysłowego punktu widzenia właściwościach fizykochemicznych (w myśl idei „safe-by-design”). Projekty badawcze aktualnie realizowane dedykowane są przede wszystkim ocenie ryzyka stwarzanego przez nanomateriały. Niestety różnice we właściwościach fizykochemicznych pomiędzy nanocząstkami a ich odpowiednikami makroskopowymi, które otwierają nowe możliwości w zakresie projektowania materiałów, mogą decydować również o różnicach w toksyczności oraz specyficznych losach nanocząstek w organizmach i/lub środowisku. Są też przyczyną, dla których „tradycyjne” metody in silico nie mogą być zastosowane w odniesieniu do nanocząstek i wymagają specjalnego podejścia, tzw. nano-QSPR i nano-QSPR-MM. Dlatego zanim metody QSPR (ang. Quantitative Structure-Property Relationships oraz wielokomponentowe modele rozprzestrzeniania się związków (MM) znajdą pełne zastosowanie w procesie oceny ryzyka inżynierii nanocząstek, jest konieczne uzupełnienie brakujących elementów wiedzy w samej metodyce prowadzonych badań. Aktualnie dr Sikorska prowadzi badania nad tematyką rozwoju metod komputerowych dedykowanych nanomateriałom.

Tematyka szczegółowa:

  • Zastosowanie metod QM i QSPR (ang. Quantitative Structure-Property Relationships) w ocenie narażenia środowiska na działanie nanocząstek.
  • Modelowanie struktury nanocząstek sprzężonych z superhalogenami.
  • Badanie właściwości utleniających superhalogenów.
Treść ostatnio zmodyfikowana przez: Magdalena Ślusarz
Treść wprowadzona przez: Magdalena Ślusarz
Ostatnia modyfikacja: 
wtorek, 27 listopada 2018 roku, 11:31