Večskalno modeliranje konformacijske dinamike proteinov

Računalniške simulacije postajajo neizogibno orodje za opisovanje dinamike in funkcije bioloških makromolekul. Naš cilj je zagotoviti novo metodološko rešitev za raziskovanje principov ionske signalizacije in molekularnega transporta v membranskih proteinih v izbranih proteinskih sistemih. Naš cilj je zagotoviti računalniška orodja za razumevanje tega, kako opazni makromolekularni procesi, ki se izvajajo v širokem razponu časovnih lestvic, izhajajo iz dogodkov na molekularni ravni, kar zahteva kombinirano uporabo različnih simulacijskih in teoretičnih pristopov ter skrbno eksperimentalno validacijo. Razvili bomo nove simulacijske strategije za karakterizacijo termodinamike in kinetike bioloških procesov, ki vključujejo konformacijske spremembe proteinov na časovni skali ms-ms. Tukaj uporabljamo dva pristopa, i) formalizem posplošene Langevinove enačbe (GLE) in ii) metadinamiko, uporabljeno za različne posplošene koordinate / kolektivne spremenljivke, ki jih izpeljemo iz atomističnih MD simulacij v znanih ravnotežnih konformacijskih stanjih z uporabo analize glavnih komponent (PCA). Da bi identificirali poti, po katerih poteka transport energije v beljakovinah, analiziramo sklopitev notranjih vibracijskih načinov, podanih kot načini PCA, in ustrezno difuzijo energije med njimi. Naša orodja bodo uporabljena App1) za preučevanje dinamičnega preklapljanja med konformacijami CaM, stimuliranega z različnimi obremenitvami s kalcijem, elektromagnetnimi impulzi kot tudi z vezavo ciljnih peptidov in App2), da bi pridobili vpogled v načela transporta vode v kottransporterjih natrij-glukoza ( SGLT), prejšnji sistem bo uporabljen za validacijo simulacijskih rezultatov, pridobljenih z novim pristopom z neposrednimi eksperimentalnimi podatki iz pump-probe IR poskusov.