+ All Categories
Home > Documents > BCM316 Počítačové modelování...

BCM316 Počítačové modelování...

Date post: 19-Apr-2019
Category:
Upload: vudat
View: 214 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
69
BCM316 Počítačové modelování biomolekul Ivan Barvík (Fyzikální Ústav, MFF UK)
Transcript
Page 1: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

BCM316 Počítačové modelování biomolekulIvan Barvík (Fyzikální Ústav, MFF UK)

Page 2: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Nukleové kyseliny – Proteiny – Buněčné membrány

Page 3: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Nukleové kyseliny

Page 4: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 5: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 6: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Cavendishova laboratoř (William Lawrence Bragg 1915 za fyziku + W.H.Bragg)Linus Pauling – trojšroubovice / Petr Pauling

James D. Watson 1962Francis Crick za medicínu a fyziologii

1962 Max Perutzza chemii John Kendrew

King‘s College v Londýně

Rosalinda Franklinová 1962 Maurice Wilkins za medicínu a fyziologii

Page 7: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 8: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 9: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Electric detection of individual DNA molecules with a nanopore

Page 10: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 11: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Hairpin loops - Vlásenky

Page 12: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

TAR.TAR* kissing komplex

Page 13: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 14: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 15: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Struktura proteinů

Page 16: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 17: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 18: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Molecular basis of hearing

Page 19: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Molecular basis of hearing

Page 20: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Cadherin: The Stiff Spring

Page 21: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Ankyrin: The Soft Spring

Page 22: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Ankyrin: The Soft Spring

Page 23: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Ankyrin: The Soft Spring

Page 24: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Ankyrin: The Soft Spring

Page 25: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Ankyrin: The Soft Spring

Page 26: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

The Titin/Telethonin Complex

Page 27: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 28: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 29: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 30: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 31: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 32: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Fibronectin and integrin

Page 33: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 34: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Fibronectin

Page 36: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Cavendishova laboratoř (William Lawrence Bragg 1915 za fyziku + W.H.Bragg)Linus Pauling – trojšroubovice / Petr Pauling

James D. Watson 1962Francis Crick za medicínu a fyziologii

1962 Max Perutzza chemii John Kendrew

King‘s College v Londýně

Rosalinda Franklinová 1962 Maurice Wilkins za medicínu a fyziologii

Page 40: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Protein …Arg-Lys-His-Trp-Tyr-Glu-Asp…DNA…

A-TG-CC-GT-AT-AG-C

... 3D?

?X-rayNMR30.000 pr.1.000 hum.

Page 41: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 42: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Homologní modelování

Page 43: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 44: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

HIV proteáza

Page 45: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Buněčné membrány

Page 46: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 47: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 48: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Hemolysin

Page 49: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 50: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Počítačové modelování biomolekul

Page 51: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 52: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Arieh Warshel Martin Karplus Peter Kollman Klaus Schulten(Sneior Lifson) (Linus Pauling)

CFF (1967) CHARMM AMBER (1981) NAMDConsistent Force Field

Michael Levitt(John Kendrew)

Bruce Gellin

WEIZAC GOLEM

Andy McCammon

BPTI (1977)

Page 53: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

MD - numerické řešení Newtonových pohybových rovnic

s použitím empirických silových polí

Leap-frog algoritmus

Page 54: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 55: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

A. Piccard, E. Henriot, P. Ehrenfest, , Th. De Donder, E. Schrödinger, J.E. Verschaffelt, W. Pauli, W. Heisenberg, R.H. Fowler, L. Brillouin,P. Debye, M. Knudsen, W.L. Bragg, H.A. Kramers, P.A.M. Dirac, A.H. Compton, L. de Broglie, M. Born, N. Bohr,I. Langmuir, M. Planck, Mme. Curie, H.A. Lorentz, A. Einstein, P. Langevin, , C.T.R. Wilson, O.W. Richardson

Page 56: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

John A. Pople Walter Kohn1998 za chemii

Gaussian 70 DFT

Page 57: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Ab initio výpočty – parametrizace silových polí pro MD

Page 58: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Ab initio výpočty – parametrizace silových polí pro MD

Page 59: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Ab initio výpočty – parametrizace silových polí pro MD

Page 60: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 61: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 62: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 63: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

TRUNCATION: the interactions are simply set to zero for interatomic distances greater than the cutoff distance. This method can lead to large fluctuations in the energy. This method is not often used.

The SHIFT cutoff method: this method modifies the entire potential energy surface such that at the cutoff distance the interaction potential is zero. The drawback of this method is that equilibrium distances are slightly decreased.

The SWITCH cutoff method: This method tapers the interaction potential over a predefined range of distances. The potential takes its usual value up to the first cutoff and is then switched to zero between the first and last cutoff. This model suffers from strong forces in the switching region which can slightly perturb the equilibrium structure. The SWITCH function is not recommended when using short cutoff regions.

Page 64: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 65: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 66: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 67: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 68: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální
Page 69: BCM316 Počítačové modelování biomolekulfu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Seminar_MD1.pdf · BCM316 Počítačové modelování biomolekul. Ivan Barvík (Fyzikální

Recommended