Badania naukowe
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
Głównym nurtem badań jest modelowanie oddziaływań receptorów sprzężonych z białkiem G z bioligandami o potencjalnym zastosowaniu terapeutycznym. GPCRs są integralnymi białkami błonowymi, a ich główną funkcją jest udział w transdukcji sygnału do komórki poprzez przyłączenie zewnątrzkomórkowego liganda i allosteryczną zmianę struktury receptora przekazywaną dalej przez białko G na określony efektor. Receptory te stanowią ważny cel działania wielu leków. Pozostałe kierunki badań obejmują modelowanie białek herpeswirusowych wpływających na odpowiedź immunologiczną, modelowanie oddziaływań peptydów antybakteryjnych z błonami komórkowymi oraz przewidywanie struktur białek w polu siłowym UNRES oraz jego parametryzacja.
Tematyka szczegółowa:
- Modelowanie struktury receptorów sprzężonych z białkiem G (GPCR)
- Badanie oddziaływań receptorów opioidowych metodami modelowania molekularnego: dokowanie i dynamika molekularna w modelu błony komórkowej
- Symulacje komputerowe oligomeryzacji GPCR
- Modelowanie oddziaływań białek herpeswirusowych z TAP
- Badanie oddziaływania peptydów antybakteryjnych z błonami bakteryjnymi, grzybowymi oraz ludzkimi.