Molekulárně-dynamické simulace biomolekul - komplexů sestávajících z proteinů a nukleových kyselin

Abstract

Byla provedena rešerše literatury týkající se elongačního faktoru Tu (EF-Tu), který se podílí na procesu translace genetické informace. Dále byly studovány výpočetní metody molekulární dynamika (MD) a Monte Carlo (MC). Byly vytvořeny vlastní počítačové programy pro MD a MC simulace Lennard-Jonesovského plynu. Metoda molekulární dynamiky byla aplikována na komplex EF-Tu s~GTP. MD simulace byly provedeny prostřednictvím softwarových balíků NAMD a ACEMD. K výpočtům byly využity jednak mnohaprocesorové PC klastry a jednak programovatelné grafické procesory NVIDIA. MD simulace EF-Tu umožnily identifikovat vazebnou pozici pro jednomocné ionty v oblasti aktivního místa. Detailně byly vyhodnoceny dopady této vazby na celou řadu evolučně konzervovaných residuí EF-Tu (His85, Val20, Ile61, Asp21, Tyr47, Asp87 atd.)

Literature search on the Elongation factor Tu (EF-Tu), which is involved in the process of translation of genetic information, was performed. Further, computational methods as molecular dynamics (MD) and Monte Carlo (MC) were studied. Then, computer programs for MD and MC simulations of a Lennard-Jones gas were developed. MD simulations were further applied to EF-Tu using the NAMD and ACEMD software packages. Multiprocessor PC clusters and programmable NVIDIA GPUs were used. MD simulations of EF-Tu uncovered binding of monovalent ions in nearby of the EF-Tu active site. The impact of Na$^+$ binding on evolutionarily conserved residues (His85, Val20, Ile61, Asp21, Tyr47, Asp87, etc.) was studied in detail.