Razvoj računalniških algoritmov za simulacije molekulske dinamike makromolekul / Computer Algorithm Development for Molecular Dynamics Simulation of Macromolecules

Cilj predlaganega raziskovalnega projekta je povečanje natančnosti in učinkovitosti obstoječih algoritmov za simulacije molekulske dinamike makromolekularnih sistemov.

Nameravamo izpeljati nove metodološke rešitve za napovedovanje in preučevanje proteinskih vezavnih mest, ki temeljijo na pristopih teorije grafov, matematične kemije, v povezavi z metodami za simulacijo molekulske dinamike. Proteinska vezavna mesta so v zadnjem času predmet intenzivnih raziskav, predvsem zaradi njihove ključne vloge pri načrtovanju novih zdravil, pa tudi spoznanja, da so celični procesi v veliki meri odvisni od interakcij endogenih molekul z vezavnimi mesti. Za razvoj novih zdravil je pomembna predvsem struktura vezavnih mest in njihova dinamika, to je, kako se njihova struktura spreminja v času, na primer ob vezavi molekule. Proučevanje vezavnih mest spodbuja tudi razvoj strukturne genomike, znanstvenega področja, katerega cilj je določitev tridimenzionalnih struktur proteinov za vse obstoječe proteine kot tudi določitev bioloških funkcij teh proteinov. Slednje pa je pogojeno s poznavanjem proteinskih vezavnih mest. Zato narašča potreba po razvoju računskih pristopov, ki bodo hitro in natančno napovedovali vezavna mesta na teh proteinih.

Eden izmed ciljev projekta je združitev spletnega strežnika ProBiS z metodami molekulske dinamike v novo spletno orodje, ProBiS-ATLAS: Atlas proteinskih interakcij za napovedovanje genskih variacij, povezanih z interakcijami z zdravili in razvojem bolezni, ki bo raziskovalcem omogočalo napovedovanje biološko aktivnih molekul in študij njihove dinamike v napovedanih vezavnih mestih, pri čemer bo dinamika pomembna za določitev proste energije vezave. Novo orodje: ProBiS-ATLAS bo zlasti uporabeno za pristope v natančni medicini za napoved odziva na zdravila.

Novo spletno orodje bo združevalo dve med seboj zelo različni področji, to je, teorijo grafov in molekulsko dinamiko, ki sta naši glavni raziskovalni temi že vrsto let