Механическая модель молекулы. Методы компьютерного моделирования полимеров, Монте Карло и молекулярной динамики. Мотивы укладки цепи в белковых молекулах. Конформационно-зависимый дизайн последовательностей цепи. Методы анализа белковых структур.
Аннотация к работе
Механическая модель молекулы 2.2. Методы компьютерного моделирования полимеров. Метод Монте Карло. Решёточные и континуальные модели 2.2.6. Мотивы укладки цепи в белковых молекулах 2.4. Определение гомологии первичных структур 2.4.2. НР - сополимеры, «приспособленные к адсорбции» 2.5.2. Белковоподобные сополимеры. Оптимизация последовательностей белковоподобных сополимеров глобулярных белков 2.9. Дальнодействующие корреляции в белковоподобных сополимерах 3. В настоящее время биополимеры ( белки, ДНК, РНК) обладают сложной первичной структурой (последовательность мономерных звеньев ) которая определяет их функции и структуру ( в том числе и третичную структуру глобулярных белков). Поэтому эти последовательности ( 20-ти буквенный алфавит в случае белков и 4-х буквенный в случае ДНК и РНК) должны значительно отличаться от случайных и часто проявляют значительные корреляции на различных массштабах. С другой стороны, на начальном этапе до биологической эволюции могли образовываться только случайные последовательности или последовательности с короткодействующими корреляциями. Подход заключается в модифицировании поверхности глобулы. Звеньям, находящимся на поверхности присваивается индекс Р (гидрофильные звенья), а находящимся в ядре глобулы - Н (гидрофобные). U(R) = K?(R-Ri)2 (2.3) Где К - силовая постоянная, R - равновесная длина связи Ri - мгновенная длина связи Рассмотрим вопрос о способе описания валентных связей. Если ещё учесть, что число этих взаимодействий равно N(N-1)/2, то можно сделать вывод, что при согласованном действии этих сил могут происходить значительные крупномасштабные конформационные перестройки макромолекулы. То есть, зная координаты частиц r(t) и отвечающие им силы f(t) в некоторый момент времени t, можно через небольшой промежуток времени Dt найти новые координаты r(t Dt) и силы f(t Dt) в следующий момент времени t Dt и т.д., шаг за шагом. Этими же методами решаются задачи поиска устойчивых конформаций (поворотных изомеров) полимерных молекул, чрезвычайно важные для биохимических приложений.[12,13] N,V, U(r1, r2, ...,rn) Монте-Карло Молекулярная динамика N, V, T N, V, E Генератор случайных Решение уравнений динамики движений F = ma Отбор с вероятностями P = e-U/kT Траектории r(t), v(t) Усреднение Усреднение Равновесные свойства Равновесные и неравновесные свойства РИС. 2.2. Такие системы могут исследоваться как методом Монте-Карло, так и методом молекулярной динамики. 2.2.6.