? ligandum kötés konformációs változás aktiválási energia számítás pka számítás kötési energiák

Hasonló dokumentumok
Elektrosztatikus számítások. Elektrosztatikus számítások. Elektrosztatikus számítások. Elektrosztatikus számítások Definíciók

A racionális gyógyszertervezés lehetőségei. A racionális gyógyszertervezés lehetőségei. A racionális gyógyszertervezés lehetőségei

Számítógépes szimulációk: molekuláris dinamika és Monte Carlo

Kémiai reakciók mechanizmusa számítógépes szimulációval

Monte Carlo módszerek a statisztikus fizikában. Az Ising modell. 8. előadás

Erőterek. Erőterek. Erőterek. Erőterek. Erőterek. Erőterek. Probléma: fehérjéknél nagy dimenziók értelmetlen QM eredmények.

Idegen atomok hatása a grafén vezet képességére

Kinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

STATISZTIKAI PROBLÉMÁK A

4032 Debrecen Nagyerdei krt. 98., tel.: , fax:

Rádl Attila december 11. Rádl Attila Spalláció december / 21

Fehérjeszerkezet analízis. Fehérjeszerkezet analízis. Fehérjeszerkezet analízis. Fehérjeszerkezet analízis. Fehérjeszerkezet analízis

2015/16/1 Kvantummechanika B 2.ZH

Reakciókinetika és katalízis

STATISZTIKA ELŐADÁS ÁTTEKINTÉSE. Matematikai statisztika. Mi a modell? Binomiális eloszlás sűrűségfüggvény. Binomiális eloszlás

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Szerves Kémia és Technológia Tanszék BÍRÁLAT

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

Helyettesített Szénhidrogének

Összefoglalás és gyakorlás



Atomok és molekulák elektronszerkezete

Az enzimműködés termodinamikai és szerkezeti alapjai

Monte Carlo módszerek a statisztikus fizikában. Az Ising modell. 8. előadás

Azonos és egymással nem kölcsönható részecskékből álló kvantumos rendszer makrókanónikus sokaságban.

Maghasadás (fisszió)

NA61/SHINE: Az erősen kölcsönható anyag fázisdiagramja

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Minek kell a matematika? (bevezetés)

MedInProt Szinergia IV. program. Szerkezetvizsgáló módszer a rendezetlen fehérjék szerkezetének és kölcsönhatásainak jellemzésére

Tanulás Boltzmann gépekkel. Reiz Andrea

Kémiai reakciók sebessége

A Standard modellen túli Higgs-bozonok keresése

I. posztulátum: A magukra hagyott makroszkopikus rendszerek kellően hosszú idő után a termodinamikai egyensúly állapotába kerülnek.

January 16, ψ( r, t) ψ( r, t) = 1 (1) ( ψ ( r,

Evans-Searles fluktuációs tétel Crooks fluktuációs tétel Jarzynski egyenlőség

3. előadás Stabilitás

Rendezetlen kondenzált fázisok tulajdonságainak vizsgálata számítógépes szimulációs módszerekkel

Hemoglobin - myoglobin. Konzultációs e-tananyag Szikla Károly

biometria II. foglalkozás előadó: Prof. Dr. Rajkó Róbert Matematikai-statisztikai adatfeldolgozás

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

Adatok statisztikai értékelésének főbb lehetőségei

ÁRAMKÖRÖK SZIMULÁCIÓJA

Célkitűzés/témák Fehérje-ligandum kölcsönhatások és a kötődés termodinamikai jellemzése

Mesterséges Intelligencia MI

1. Adatok kiértékelése. 2. A feltételek megvizsgálása. 3. A hipotézis megfogalmazása

Biometria, haladó biostatisztika EA+GY biometub17vm Szerda 8:00-9:00, 9:00-11:00 Déli Tömb 0-804, Lóczy Lajos terem

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

A metabolizmus energetikája

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

A diplomaterv keretében megvalósítandó feladatok összefoglalása

Molekuláris fluidumok fázisegyensúlyi. viselkedésének tanulmányozása

Bevezetés a hipotézisvizsgálatokba

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

Atommodellek de Broglie hullámhossz Davisson-Germer-kísérlet

Pósfay Péter. arxiv: [hep-th] Eur. Phys. J. C (2015) 75: 2 PoS(EPS-HEP2015)369

Molekuláris motorok működése

összetevője változatlan marad, a falra merőleges összetevő iránya ellenkezőjére változik, miközben nagysága ugyanakkora marad.

Statisztika elméleti összefoglaló

Elemi statisztika. >> =weiszd= << december 20. Szerintem nincs sok szükségünk erre... [visszajelzés esetén azt is belerakom] x x = n

Abszorpciós spektroszkópia

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 13. mérés: Molekulamodellezés PC-n április 29.

A kanonikus sokaság. :a hőtartály energiája

Enzimek. Enzimek! IUBMB: szisztematikus nevek. Enzimek jellemzése! acetilkolin-észteráz! legalább 10 nagyságrend gyorsulás. szubsztrát-specificitás

Az α értékének változtatásakor tanulmányozzuk az y-x görbe alakját. 2 ahol K=10

Fogyasztás, beruházás és rövid távú árupiaci egyensúly kétszektoros makromodellekben

3. Jelöljük meg a numerikus gyökkereső módszerekre vonatkozó egyedüli helyes kijelentést:

17. előadás: Vektorok a térben

Molekuláris dinamika I. 10. előadás

Termelés- és szolgáltatásmenedzsment

Kollokviumi vizsgakérdések biokémiából humánkineziológia levelező (BSc) 2015

Fizikai kémia 2. Előzmények. A Lewis-féle kötéselmélet A VB- és az MO-elmélet, a H 2+ molekulaion

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Molekuláris dinamika. 10. előadás

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

Statisztika - bevezetés Méréselmélet PE MIK MI_BSc VI_BSc 1

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Slide 1 /39

GVMST22GNC Statisztika II. Keleti Károly Gazdasági Kar Vállalkozásmenedzsment Intézet

Jelek és rendszerek 1. 10/9/2011 Dr. Buchman Attila Informatikai Rendszerek és Hálózatok Tanszék

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

Kémiai kötések. Kémiai kötések kj / mol 0,8 40 kj / mol

Chimera állapotok az evolúciós játékelméletben Szabó György MTA EK MFA H-1525 Budapest, POB. 49. Honlap:

Rekurzív sorozatok. SZTE Bolyai Intézet nemeth. Rekurzív sorozatok p.1/26

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

Kérdések Fizika112. Mozgás leírása gyorsuló koordinátarendszerben, folyadékok mechanikája, hullámok, termodinamika, elektrosztatika

Az energia. Energia : munkavégző képesség (vagy hőközlő képesség)

Hajdú Angéla

Hipotézis STATISZTIKA. Kétmintás hipotézisek. Munkahipotézis (H a ) Tematika. Tudományos hipotézis. 1. Előadás. Hipotézisvizsgálatok

Fehérjeszerkezet, és tekeredés

Autoregresszív és mozgóátlag folyamatok. Géczi-Papp Renáta

Konjugált gradiens módszer

Autoregresszív és mozgóátlag folyamatok

Statisztikai következtetések Nemlineáris regresszió Feladatok Vége

Víz. Az élő anyag szerkezeti egységei. A vízmolekula szerkezete. Olyan mindennapi, hogy fel sem tűnik, milyen különleges

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Sugárzás kölcsönhatása az anyaggal 1. Fény kölcsönhatása az anyaggal. 2. Ionizáló sugárzás kölcsönhatása az anyaggal KAD

Égés és oltáselmélet I. (zárójelben a helyes válaszra adott pont)

BIOFIZIKA Egészségügyi Mérnök MSc

Akusztikai tervezés a geometriai akusztika módszereivel

Dekoherencia Markovi Dinamika Diósi Lajos. Elméleti Fizikai Iskola Tihany, augusztus szeptember 3.

Átírás:

Szabadenergia Definíció:? ligandum kötés konformációs változás aktiválási energia számítás pka számítás kötési energiák Fázistér teljes térfogatára kell számítani! Mennyiség átlagértéke: Sokaság-átlag Szabadenergia A: Helmoltz fv. (N,V,T) Szabadenergia- perturbáció (FP) Y G: Gibbs fv. (N,P,T) általános reakciókoordináta Probléma: mintavételezés a fázistérből általában alacsony energiájú konfigurációkat vizsgálunk nem megfelelő a magas energiájú konformerek reprezentációja Szabadenergia- perturbáció (FP) Szabadenergia- perturbáció (FP) szimuláció állapotban, az egyes konfigurációkon kiszámítani és Y potenciális energiáját is Akkor működik, ha U Y -U kicsi Ha U Y -U nagy: közbülső állapotokat kell keresni, és minden közeli állapot között számítani a különbségeket sokaságátlag állapotban 1

Szabadenergia- perturbáció (FP) Technika: λ paraméter definiálása, mely a rendszert egyik állapotból a másikba viszi P=λP +(1-λ)P Y λ paramétert N lépésben változtatjuk minden i, i+1 pont között számítjuk az A értékét. N ΔA= RTln<exp(-β(U i+1 -U i )> i i=1 Szabadenergia- perturbáció (FP) Y r: referencia rendszer p: perturbált rendszer Zwanzig formula kicsi konformációs átlag ablakolás Nehézség: nagyobb változás esetén sok ablak kell és mindegyikben egyensúlyt kell elérni λ=1 A(λ) folytonos fv. λ=1 λ csatolási paraméter Polinóm alak minden λ k pontban szimulációt végzünk, kiszámítjuk a és kiintegráljuk 2

λ=1 λ csatolási paraméter polynomial path (Mezei) súlyok az integrált optimálisan elosztott pontokban kell kiszámítani Nehézség: minden λ k pontban egyensúlyt kell elérni Slow growth Részecske beillesztéses módszer (Particle insertion or Widom method) λ=1 λ folyamatosan változik minden MD lépésben Fast growth Nehézség: egyensúly elérése W: munka, ρ(w,t) W (W+dW) valószínűsége lőnye: egyidejűleg több változtatás vizsgálható Részecske beillesztéses módszer (Particle insertion or Widom method) szimuláció N részecskén egyensúlyi konfiguráció megpróbálok beleilleszteni még egy részecskét ΔU: N+1. részecske kölcsönhatási energiája a többivel Locally enhanced sampling (Karplus és mtsai) egy oldalláncnak N másolata van egymással nem hatnak kölcsön környezettel való kölcsönhatási energia 1/N javítja a mintavételezést az érdekes régióban megváltozik a potenciálfv. energiafelszín csökkennek a konformációs változások energiagátjai a globális minimum helye azonban nem könnyebb megtalálni 3

T4 ndonukleáz V timin dimer (TD) javítása Hogyan ismeri fel az enzim a hibás bázist? Hipotézis: a felismerés a DNS meghajlásával és kinyílásával kapcsolatos < < Módszer: MD szimulációk (NPT) PBC ionos környezet hosszú relaxálás 1ns egyensúlyi szimuláció, adatgyűjtés 0.1 ps Definiálunk a folyamat szempontjából 2 fontos koordinátát: DNS hajlásszöge kifordulás szöge PMF számítása Fuxreiter et al., (2002) J. Mol. Biol. 323, pp.823-834 redmények: egyensúlyi paraméterek meghatározása nyílt és zárt állapotban zárt hajlás nyílás nyílt hajlás nyílás TT 1-1 9 137 TD 13-1 25 151 redmények (konvertálás energiára): zárt állapotban = 3 kcal/mol TD DNS erőállandója kisebb (68%) Aktiválási energia csökkenés = -2.5 kcal/mol 4

Problémák: ahol P kicsi, azok nem kerülnek az A számolásához használt mintába erős feltételezés a többi koordináta átlagos figyelembe vétele átmeneti állapotok tanulmányozására nem alkalmas Magas energiájú részek mintavételezését próbálja megoldani Perturbáció: Boltzmann-átlag: átlagolás W(r N ) valószínűségeloszlása alapján történik Baj: ha W(r N ) túl nagy, nehezen konvergál nem-boltzmann eloszlás Umbrella sampling Jelentősége: Irányított mintavételezés (bias) a konfigurációs tér magasan fekvő régióiból vesz mintát ezen folyamatok (pl. reakciók) energetikájának vizsgálatára alkalmas hatékonyabb mintavételt valósít meg a fázistér alacsonyan fekvő részeiben (energiagátakat csökkenti le) Mekkora az energiagátja CG és AT bázisok kifordulásának? Szimuláció: nyílásszög θ változtatása: 5 -ént 40 lépésben (window) 50 ps equilibration 150 ps adatgyűjtés kényszerpotenciál a nyílásszögre Giudice,Várnai,Lavery (2003) Nucl. Ac. Res 31, pp. 1434-1443. szabadenergia az egyes ablakokban: irányított (biased) valószínűség-eloszlás nem irányított (unbiased) valószínűség-eloszlás purin bázisok a nagyárok felé fordulnak ki -20-25 harmonikus rész, megmaradnak a H-kötések folyamat aktiválási energiája a szomszédos bázis is együtt mozog kis nyílásszögeknél víz, ionok hatása Giudice,Várnai,Lavery (2003) Nucl. Ac. Res 31, pp. 1434-1443. Giudice,Várnai,Lavery (2003) Nucl. Ac. Res 31, pp. 1434-1443. 5

Mutációk vizsgálata Mutációk vizsgálata Α Β Mutáció hatása ΔG sol számolás Α Β PDLD/S közelítés PDLD/S közelítés Mutációk, ligandum kötés vizsgálata Protein Dipoles Langevin Dipoles (PDLD) modell: II I III i III o IV I: érdekes rész (pl. aktív hely) II: fehérje többi része III: oldószer (i: belső, o: külső) IV: tömbfázis Konfigurációs átlagolás Lineáris válasz (LRA) Mutációk hatása pontos számítása nehéz, mert figyelembe kell venni a fehérje válaszát is a mutációra termodinamikai cikluson végig kell menni Mutációk hatása Ras p21 Milyen oldalláncok befolyásolják a kötődést? gyors számítás K M értékekkel összehasonlítható GTP GDP ε eff értéke függ a szimulációs feltételektől (relaxálás, átlagolás, indukált dipólusok) Muegge et al., (1996) Structure 4, pp.475-489 6

Ras p21 GTP GDP T4 ndonukleáz V összes gerinc oldallánc Muegge et al. (1996) Structure 4,pp.475-489. Fuxreiter, Warshel, Osman (1999) Biochemistry 38, pp. 9577-9589 Mi a glikoziláz lépés mechanizmusa? pka értékek az aktív helyen ΔΔG w p a feltételezett intermedierekre T4 ndonukleáz V T4 ndonukleáz V T4 ndonukleáz V 7