📄Работа №25337
Тема: Грубозернистое молекулярное моделирование системы наноалмаз-люцифераза
Тип работы
Бакалаврская работа
Предмет
физика
Объем:
38 листов
Год:
2018
Просмотров:
315
4900
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Обзор литературы 7
1.1 Молекулярное моделирование 7
1.1.1 Грубозернистое представление 8
1.1.2 Способы разбиения на блоки 9
1.1.3 Характерные взаимодействия 11
1.1.4 Интегрирование модифицированным методом Верле 13
1.2 Объекты исследования 15
1.2.1 Бактериальная люцифераза 15
1.2.2 Детонационный наноалмаз 16
1.2.3 Очистка рекомбинантной люциферазы с помощью наноалмазных кластеров 16
1.2.4 Коагуляция и пептизация белков и наночастиц 18
2 Материалы и методы 20
2.1 Создание грубозернистых моделей белков 20
2.2 Расчет молекулярной динамики 20
2.3 Визуализация результатов моделирования 20
2.4 Разработка скрипта для составления оригинального метода 20
2.5 Описание пакета Nanoscale Molecular Dynamics 21
3 Результаты 23
3.1 Сравнение атомистического и грубозернистого представлений ..23
3.2 Упрощение люциферазы согласно грубозернистому приближению 25
3.3 Создание грубозернистой модели наноалмазного кластера 26
3.3.1 Алгоритм генерации координат частиц наноалмазного кластера 26
3.3.2 Минимизация энергии кластера и удаление поровых частиц 27
3.3.3 Оценка силовых параметров наноалмаза 28
3.3.3.1 Оценка величины заряда наноалмаза 28
3.3.3.2 Оценка величины параметров потенциала Леннарда-
Джонса 30
3.4 Упрощенный расчет динамики 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 33
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 34
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Обзор литературы 7
1.1 Молекулярное моделирование 7
1.1.1 Грубозернистое представление 8
1.1.2 Способы разбиения на блоки 9
1.1.3 Характерные взаимодействия 11
1.1.4 Интегрирование модифицированным методом Верле 13
1.2 Объекты исследования 15
1.2.1 Бактериальная люцифераза 15
1.2.2 Детонационный наноалмаз 16
1.2.3 Очистка рекомбинантной люциферазы с помощью наноалмазных кластеров 16
1.2.4 Коагуляция и пептизация белков и наночастиц 18
2 Материалы и методы 20
2.1 Создание грубозернистых моделей белков 20
2.2 Расчет молекулярной динамики 20
2.3 Визуализация результатов моделирования 20
2.4 Разработка скрипта для составления оригинального метода 20
2.5 Описание пакета Nanoscale Molecular Dynamics 21
3 Результаты 23
3.1 Сравнение атомистического и грубозернистого представлений ..23
3.2 Упрощение люциферазы согласно грубозернистому приближению 25
3.3 Создание грубозернистой модели наноалмазного кластера 26
3.3.1 Алгоритм генерации координат частиц наноалмазного кластера 26
3.3.2 Минимизация энергии кластера и удаление поровых частиц 27
3.3.3 Оценка силовых параметров наноалмаза 28
3.3.3.1 Оценка величины заряда наноалмаза 28
3.3.3.2 Оценка величины параметров потенциала Леннарда-
Джонса 30
3.4 Упрощенный расчет динамики 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 33
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 34
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
📖 Введение
На данный момент наночастицы находят широкое применение в области биотехнологий [1]. Их популярность в качестве инструмента для исследования процессов клеточной биологии объясняется наличием управляемой настройки параметров для большого спектра задач [2, 3]. Одним из развивающихся направлений использования наноалмазов является разделение и очистка рекомбинантного белка с применением стабильных кластеров из наночастиц алмаза. Например, в Институте биофизики СО РАН разработан метод выделения и очистки рекомбинантных люциферазы и апообелина [4, 5]. Методики очистки разных ферментов отличаются видом и количеством присутствовавших в растворе ионов (люцифераза десорбировалась с поверхности наноалмаза фосфатным буфером, апообелин дитиотреитолом). Подбор состава растворов для очистки является трудоемкой поисковой задачей. Исследование механизма физико-химического взаимодействия, существующего между наноалмазом и белком в известной среде раствора актуально из практических соображений. При наличии компьютерной модели, отражающей физико-химические взаимодействия, возможно позволит производить предварительный подбор параметров растворителя подходящего для выделения конкретного белка (выделение и очистка рекомбинантного белка с применением частиц наноалмаза занимает около 30 минут против 2-3 дней хроматографической очистки [3]).
Поскольку по люциферазе имеется большее количество данных, чем по апообелину, (отснята структура молекулы) было решено остановить выбор на системе люциферазы и наноалмазных комплексов в качестве объекта исследования.
Цель работы — построение компьютерной модели системы наноалмаз- люцифераза в растворе, позволяющей качественно наблюдать сорбцию люциферазы на кластере из детонационных нанолмазов.
В связи с большим размером кластера из наноалмазов (более 50 нм в диаметре) и нескольких десятков макромолекул люциферазы в модели, было решено использовать метод грубозернистого моделирования, для которого до сих пор актуально развитие алгоритмов и методов параметризации упрощенных моделей.
Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи:
- упростить молекулу люциферазы с помощью грубозернистого подхода;
- создать грубозернистую модель наноалмазного кластера;
- провести расчет совместной эволюции наноалмазного кластера и нескольких молекул люциферазы в растворе.
Данная работа разделена на три части. В разделе «Обзор литературы» приводится теория по методам молекулярного моделирования, применяющихся для исследования молекулярных систем, свойства молекул люциферазы и наноалмаза в растворе. В разделе «Материалы и методы» рассматриваются инструменты для моделирования молекулярной динамики, способы представления молекул. Последний раздел посвящен описанию и обсуждению результатов.
Поскольку по люциферазе имеется большее количество данных, чем по апообелину, (отснята структура молекулы) было решено остановить выбор на системе люциферазы и наноалмазных комплексов в качестве объекта исследования.
Цель работы — построение компьютерной модели системы наноалмаз- люцифераза в растворе, позволяющей качественно наблюдать сорбцию люциферазы на кластере из детонационных нанолмазов.
В связи с большим размером кластера из наноалмазов (более 50 нм в диаметре) и нескольких десятков макромолекул люциферазы в модели, было решено использовать метод грубозернистого моделирования, для которого до сих пор актуально развитие алгоритмов и методов параметризации упрощенных моделей.
Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи:
- упростить молекулу люциферазы с помощью грубозернистого подхода;
- создать грубозернистую модель наноалмазного кластера;
- провести расчет совместной эволюции наноалмазного кластера и нескольких молекул люциферазы в растворе.
Данная работа разделена на три части. В разделе «Обзор литературы» приводится теория по методам молекулярного моделирования, применяющихся для исследования молекулярных систем, свойства молекул люциферазы и наноалмаза в растворе. В разделе «Материалы и методы» рассматриваются инструменты для моделирования молекулярной динамики, способы представления молекул. Последний раздел посвящен описанию и обсуждению результатов.
✅ Заключение
В ходе работы были:
- изучены способы модельного представления (атомистическое и грубозернистое) молекул, виды взаимодействий, учитываемых на данном уровне моделирования,
- освоены готовый пакет программ расчета молекулярной динамики NAMD с сопутствующим ему инструментом визуализации VMD ;
- разработан способ составления наноалмазных кластеров нужной топологии;
- проведено составление модели молекул люциферазы и наноалмаза в рамках грубозернистого описания;
- составлена компьютерная модель системы наноалмаз-люцифераза в растворе, позволяющая качественно наблюдать сорбцию люциферазы на кластере из детонационных нанолмазов.
- изучены способы модельного представления (атомистическое и грубозернистое) молекул, виды взаимодействий, учитываемых на данном уровне моделирования,
- освоены готовый пакет программ расчета молекулярной динамики NAMD с сопутствующим ему инструментом визуализации VMD ;
- разработан способ составления наноалмазных кластеров нужной топологии;
- проведено составление модели молекул люциферазы и наноалмаза в рамках грубозернистого описания;
- составлена компьютерная модель системы наноалмаз-люцифераза в растворе, позволяющая качественно наблюдать сорбцию люциферазы на кластере из детонационных нанолмазов.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.