Ústav organické chemie a biochemie

Prezentace na téma: "Ústav organické chemie a biochemie"— Transkript prezentace:

1 Ústav organické chemie a biochemie
Molekulární modelování Jiří Vondrášek Ústav organické chemie a biochemie Úvodní stránka

2

3 Molekulární modelování
jedno z nejrychleji se rozvíjejících oblastí vědy stavba a visualizace atomů a molekul komplexní výpočty molekulových systémů MM je založené na aplikaci a visualizaci fyzikálních principů v mikrosvětě různého stupně přesnosti a aproximace Využívá metod výpočetní chemie pro určení chování souboru atomů řídících se kvantovou mechanikou

4 Reprezentace atomů a molekul
atomy jsou obvykle znázorněny jako body v prostoru vazby jako spojnice těchto bodů

5 Jiný druh reprezentace
-koule specifického průměru založeného na tzv. van der Waalsově poloměru (CPK) -kuličky a tyčinky

6 Reprezentace atomových a molekulárních vlastností
povrch - vdW, SAS

7 elektrostatický potenciál atomové a molekulární orbitaly

8 Od schematu ke struktuře a vlastnostem

9 Representace biomolekul
schematické znázornění mnohaatomární struktury (ribbon) kombinace representací

10 Podmínky nutné pro MM čas peníze osobní počítač s grafickou kartou
modelovací software (profesionální, shareware, applets) znalost fyzikálních principů a základních metod přístup ke strukturním databázím výpočetní software ( gaussian,AMBER,HOMOLOGY...)

11 Výpočetní metody přesné metody – ab initio
semiempirické metody - kombinace ab initio a empirie molekulová mechanika simulační metody – molekulová dynamika, Monte Carlo aplikace metody závisí na velikosti systému a zkoumaném jevu

12 Molekulová mechanika – hlavní principy

13 Dekompozice energie do vazebných a nevazebných členů
vazebné členy - energie vazeb, ůhlů, torzí nevazebné členy – elektrostatická a vdW interakční energie

14

15

16

17 Energetická hyperplocha jednoduché molekuly

18 Experimentální metody pro získávání informací spojených se strukturou
X-Ray krystalografie CD Spektroskopie Nukleární magnetická rezonance (NMR) Vibrační spektroskopie

19 Od krystalu ke struktuře

20 Umístění struktury do mapy
elektronových hustot

21

22 Grasp can project atom attributes (such as electrostatic charge onto the surface.
Grasp allows one to rotate the surface in real time. Anti-aliasing is good.

23 Grasp can also project surface attributes (such as distance from
other atoms) onto the surface. This allows one to identify contact surfaces.

24 Midas can only display van der Waals surface as solid surfaces
Midas can only display van der Waals surface as solid surfaces. But Midas provides great ability to combine different types of displays. No anti-aliasing isavailable. No real-time rotation of surface.

25 MSDraw (part of MSP) allows one to clip the surface with a smooth plane.
No anti-aliasing is available. No graphical user interface is available.

26 VMD allows atom attributes in the PDB file such as B factor to be projected on the surface.
The script for this image is here. Anti-aliasing is not yet working. Very good GUI with real time rotation of all components.

27 This image was made using MSP and Ribbons
This image was made using MSP and Ribbons. Atom attributes areprojected onto the surface. Ribbons allows one to rotate the image in real time. Anti-aliasing is good.

28 Návrh inhibitorů HIV-1 Proteázy

29 DOCK: příklad návrhu léčiva
1. 3D model receptoru – HIV-1 proteáza z krystalové struktury

30 (Connolly surface, SAS)
2. Generování povrchu receptoru (Connolly surface, SAS) je nutné generovat pouze povrch aktivního místa

31 3. Generování sfér v aktivním místě, které vyplňují
dutinu centra jednotlivých koulí v aktivním místě jsou body do kterých se dosazují atomy při konstrukci ligandu

32 boční pohled na vyplněné aktivní místo

33 vyplnění aktivního místa ligandem splňující podmínky
4. a 5. Matching a Scoring vyplnění aktivního místa ligandem splňující podmínky typicky se provádí vyplnění asi možnými molekulami Shape scoring, which uses a loose approximation to the Lennard-Jones potential Electrostatic scoring, which uses the program DELPHI to calculate electrostatic potential Force-field scoring, which uses the AMBER potential.

34 6. Molekula s nejlepším score v aktivním místě
porovnání s krystalovou strukturou

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59 Rational Drug Design MedChem/Biobyte QSAR Database NCI Drug Information System 3D Database Molecules R Us RELIBase: Receptor/Ligand Complex Database

60 DOCK program Page COMBIBuild Molecular Modelling Database MMDB

61

62

63

64

65

66

67

68

69