Molekulárně-dynamické simulace membránových proteinů

Abstract

V teoretické části předkládané práce byly zrekapitulovány základní poznatky o struktuře biomolekul a algoritmech uplatňovaných v tzv. molekulárnědynamických (MD) simulacích. Pro aktivní osvojení si základních algoritmů MD simulací byl vytvořen vlastní program pro simulace periodického boxu s molekulami vody reprezentovanými prostřednictvím různých modelů (SPC, TIPS, TIP3P). Metoda MD simulací byla následně aplikována na strukturu membránového proteinu A2AGPCR ukotveného ve fosfolipidické dvojvrstvě a obklopeného vodní obálkou (dohromady cca. 120.000 atomů). Smyslem těchto MD simulací bylo porovnat vazbu přirozeného agonisty adenosinu a jeho syntetického analogu NECA do vazebného místa na extracelulární straně A2AGPCR. Pro tyto MD simulace byl použit softwarový balík NAMD a výpočetní klastr Gram (jehož každý uzel je osazen 16 CPU jádry a 4 GPU) v superpočítačovém MetaCentru. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Basic facts about the structure of biomolecules and algorithms applied in molecular dynamics (MD) simulations were recapitulated in the theoretical part of this thesis. A program for MD simulations of a periodic box with water molecules represented by various models (SPC, TIPS, TIP3P) was developed for active mastery of basic algorithms applied in MD simulations. MD simulation methodology was subsequently applied to the structure of the membrane protein A2AGPCR anchored in the phospholipid bilayer and surrounded by water molecules (approx. 120,000 atoms altogether). The purpose of these MD simulations was to compare binding of the natural agonist (adenosine) and its synthetic analog NECA into the binding pocket situated on the extracellular side of A2AGPCR. For these MD simulations were used software package NAMD and computer cluster Gram (in which each node is equipped with 16 CPU cores and 4 GPU) in supercomputing MetaCentrum. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)