Molekulárně-dynamické simulace muskarinového receptoru
Molecular dynamics simulations of the muscarinic receptor
bachelor thesis [DEFENDED]

View/ Open
Permanent link
http://hdl.handle.net/20.500.11956/61877Collections
- Kvalifikační práce [8595]
Author
Advisor
Referee
Pospíšil, Miroslav
Author's Affiliation
Information unavailable
Faculty / Institute
Faculty of Mathematics and Physics
Discipline
General Physics
Department
Institute of Physics of Charles University
Date of defense
23. 6. 2015
Publisher
Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakultaLanguage
Czech
Grade
Excellent
Keywords (Czech)
molekulární dynamika, membránové proteiny, perturbace volné energie, muskarinový receptor, akcelerovaná molekulární dynamika
Keywords (English)
molecular dynamics, membrane proteins, free energy perturbation, muscarinic receptor, accelerated molecular dynamics
Název práce: Molekulárně-dynamické simulace muskarinového receptoru Autor: Radim Cajzl Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí bakalářské práce: RNDr. Ivan Barvík, Ph.D., Oddělení fyziky biomolekul Abstrakt: Tato práce je věnována molekulárně-dynamickým simulacím muskari- nového M2 receptoru umístěného ve fosfolipidové membráně. Nejprve jsou po- psány základní algoritmy molekulární dynamiky, které jsou aplikovány na model vzácných plynů. Následně jsou odvozeny vztahy pro výpočet volných vazebných energií prostřednictvím tzv. alchymistických transformací. Dále jsou uvedeny tri- ky pro ušetření výpočetního času v molekulárně-dynamických simulacích. Dal- ší část práce obsahuje stručný popis struktury proteinů a buněčných membrán, struktury a významu muskarinových receptorů spolu s popisem známých krysta- lových struktur muskarinového receptoru M2. Ve výsledkové části práce je popsán výpočet rozdílů vazebných volných energií několika ligandů k muskarinovému M2 receptoru. Výsledné hodnoty jsou ve shodě s experimentem. Studována byla i dynamika muskarinového M2 receptoru, zde se podařilo určit směr, který by v budoucnu mohl umožnit efektivní studium aktivačního mechanismu. V závěru je uvedena krátká diskuse využití získaných výsledků při cíleném návrhu léčiv.
Title: Molecular dynamics simulations of the muscarinic receptor Author: Radim Cajzl Department: Institute of Physics of Charles University Supervisor: RNDr. Ivan Barvík, Ph.D., Division of Biomolecular Physics Abstract: This thesis is devoted to molecular dynamics simulations of the mus- carinic M2 receptor placed in a phospholipidic membrane. Basic algorithms of molecular dynamics are described and applied on a simple model of rare gases. Relations for calculation of binding free energies are derived. Several tricks for sa- ving up computational time are presented. Next part contains a brief description of proteins and cellular membranes, structure and biological relevance of musca- rinic receptors and known crystal structures of the muscarinic M2 receptor. The chapter with results contains detailed description of calculations of bin- ding free energy differences for several ligands bound to the muscarinic M2 recep- tor. Obtained values match the experimental ones. Dynamics of the muscarinic M2 receptor was also studied yielding a direction for future studies of the acti- vation mechanism. Short discussion on application of obtained results in rational drug design can be found in the Conclusion chapter. Keywords: molecular dynamics, membrane proteins, free energy perturbation, muscarinic receptor,...