Молекулярное моделирование биополимеров. Аннотация курса_Молекулярное моделирование биополимеров. Курс лекций "молекулярное моделирование биополимеров"
 Скачать 32 Kb.
|
д.ф.м.н., доцент каф. Биоинженерии биофака МГУ, в.н.с. ИБХ РАНР.Г. ЕфремовКУРС ЛЕКЦИЙ“МОЛЕКУЛЯРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОПОЛИМЕРОВ” Лекции 1-2Метод эмпирического силового поля в моделировании биомолекул. Современное состояние проблемы. Возникновение и развитие эмпирических силовых полей. Параметризация силовых полей. Методы расчета потенциальной энергии молекулярных систем. Ограничения и приближения, современные силовые поля, перспективы развития. Лекции 3-4.Метод молекулярной механики. Приближения, используемые в методах эмпирических силовых полей (периодические граничные условия, функции обрезания потенциала, зарядовые группы, наложенные ограничения и т.д.) Алгоритмы минимизации энергии молекулярных систем. Примеры использования молекулярной механики в расчетах биомолекул, программы. Лекции 5-6.Метод молекулярной динамики. Формулировка задачи, алгоритмы интегрирования уравнений движения, задание начальных условий. Концепции температуры и давления в задачах молекулярной динамики. Статистические ансамбли, протоколы молекулярной динамики. Примеры использования молекулярной динамики в расчетах биомолекул, программы. Лекция 7.Метод Монте-Карло в моделировании биомолекулПринцип метода, критерий Метрополиса. Типичные алгоритмы реализации метода Монте-Карло (моделирование равновесных состояний, конформационный поиск, взаимодействия белок-лиганд). Сравнительные характеристики методов Монте-Карло и молекулярной динамики. Примеры использования методов Монте-Карло в расчетах биомолекул, программы. Лекция 8.Методы расчета свободной энергии в молекулярных системах. Относительная свободная энергия. Общие принципы, формулировка задачи. Метод термодинамического интегрирования с использованием разностных методов. Абсолютная свободная энергия. Общие принципы, формулировка задачи. Примеры применения и программы. Лекции 9-10.Учет эффектов сольватации в расчетах биомолекул. Роль эффектов среды в формировании пространственной структуры и функционировании биомолекул. Модели неявно заданного растворителя (простейшие диэлектрические модели, решение уравнения Пуассона-Больцмана, диполи Ланжевена, атомные параметры сольватации). Модели явно заданного растворителя (периодические граничные условия, граничный потенциал, создание моделей чистых растворителей). Достоинства и недостатки различных моделей среды. Примеры использования и программы. Лекция 11.Структурная организация белков. Уровни структурной иерархии, взаимодействия, определяющие структуру белка. Расчет и свойства поверхностей макромолекул. Графические способы визуализации биополимеров. Примеры использования и программы. Лекции 12-13.Биоинформационные методы моделирования структуры глобулярных белков. Методы работы с аминокислотными последовательностями. Алгоритмы предсказания вторичной и элементов сверхвторичной структуры. Методы распознавания типа пространственной укладки полипептидной цепи. Моделирование на основании гомологии. Уточнение и проверка качества моделей. Используемые программы, примеры приложений. Лекции 14-15.Молекулярное моделирование мембранных белков. Типы мембранных белков, установленные пространственные структуры. Особенности мембранных белков, идентификация мембранных участков, расчеты взаимной ориентации мембранных сегментов. Характеризация гидрофильных/липофильных свойств мембранных белков. Моделирование мембранных белков на основании гомологии и abinitio. Используемые программы, примеры приложений. Лекция 16.Современное состояние методов биоинформатики и молекулярного моделирования. Пакеты коммерческих и свободно распространяемых программ, базы данных. Internet-ресурсы по использованию биологической информации. Перспективы развития биоинформатики в постгеномную эру. Прим.: Сокращенный вариант курса (лекции 1-10) читался студентам 5 курса МФТИ (Факультет молекулярной и биологической физики, кафедра высокопроизводительных вычислительных систем) |