Habilitační přednáška

Vytvořeno pomocí Reveal.js.

Začněte prohlížet pomocí šipky doprava.

Počítačové simulace velkých biomolekulových komplexů

Michal H. Kolář

http://mhko.science/habilitace

Počítačové simulace velkých biomolekulových komplexů

  1. životopis + pedagogika
  2. teorie simulací
  3. simulační studie

Pedagogická činnost

1. ročníky

Seminář programu chemie (50 studentek a studentů)

2. ročníky

Fyzikální chemie A/B (50 studentek a studentů)
laboratoře Fyzikální chemie (30 studentek a studentů)

3. ročníky

Spektroskopické metody (5 studentek a studentů)


Humboldt alumni award

„Towards better academic culture through sharing czexpats' experience“

2019/10 – VŠCHT Praha
2020/02 – MUNI Brno
2020/11 – online
2021/12 – online
2022/03 – MUNI Brno
2022/06 – VŠCHT Praha
2022/06 – Štramberk
2022/10 – Olomouc
2023/01 – Vestec
2023/04 – MUNI Brno

Alumni: Ondřej Strnad, Iva Švecová, Tereza Svatoňová

SOČ: Jiří Kubíček, Lucie Havránková, Arian A. Ott.

Počítačové simulace pro studium biomolekul

Klasické simulace molekulové dynamiky

Interakční potenciál

V(x) = vazebné + nevazebné

Vazebné

harmonické funkce pro vazby a úhly + kosinus torzí

Nevazebné

Lennard-Jones + Coulomb

různá vylepšení: NN, cut-off, posun, Ewald/PME, atp.

Specifika velkých biomolekulových komplexů

Cas9

SARS-CoV2 spike

proteazom

David Goodsell, https://pdb101.rcsb.org/motm č. 181, 246, 166

Příklady simulačních studií

 

Zúžení ribozomálního tunelu

Zúžení ribozomálního tunelu

diplomová práce T. Svatoňové
dizertační práce M. Černekové

Zúžení ribozomálního tunelu tvořené proteiny uL4 a uL22 je flexibilní.
Pro určité délky rodících se proteinů se může zúžení dočasně uzavírat.

Interakce peptidové deformylázy s ribozomem

McGrath et al.: Binding of the peptide deformylase on the ribosome surface modulates the exit tunnel interior PMID: 36335428.

SOČ J. Kubíčka
bakalářská práce H. McGratha
diplomová práce H. McGratha
dizertační práce M. Černekové

Pomocí simulačních dat jsme zkonstruovali robustní prediktor přítomnosti nebo absence PDF na povrchu ribozomu.

Přenost signálu mezi povrchem ribozomu a vnitřní částí tunelu.

Počítačové simulace velkých biomolekulových komplexů

Konformační dynamika heterogenních biomolekulových systémů na časových škálách od ps po ms.

Lars Bock, Agnieszka Bronowska, Paolo Carloni, Marek Eliáš, Helmut Grubmüller, Jan Heyda, Klára Hlouchová, Pavel Hobza, Jiří Kolafa, Tomáš Kubař, Petr Slavíček, Oriana Tabarrini

19-06479Y, 23-05557S, 23-05764S



K dalšímu čtení

Bock, Gabrielli, Kolář, Grubmüller (2023): Simulation of Complex Biomolecular Systems: The Ribosome Challenge, PMID: 36719969

Bock, Kolář, Grubmüller (2018): Molecular simulations of the ribosome and associated translation factors, PMID: 29202442

Kolář (2022): Kotranslační děje aneb první okamžiky života proteinu, Chemické listy

Kolář (2018): Jak se rodí proteiny, Vesmír

http://mhko.science/habilitace

Technické detaily

  • silové pole Amber ff12, SPC/E voda, Joung-Cheatham ionty
  • v-sites na vodíkových atomech, časový krok 4 fs
  • GROMACS, Plumed

Simulační výkon

  • 5 ns/den na desktopové GPU
  • 50 ns/den na superpočítači typu Karolina, Ostrava (6 uzlů bez GPU)
  • 100000 ns/den na Anton3 (512 uzlů)

Regrese hlavních komponent

Regrese hlavních komponent

Kotranlační balení rodícího se peptidu

H. Grubmüller (MPI-NAT Göttingen)
S. M. Vaiana (Arizona State Uni)

Kolář et al.: Folding of VemP into translation-arresting secondary structure is driven by the ribosome exit tunnel PMID: 35150281.

bakalářská práce I. Švecové
diplomová práce J. Cikharta
dizertační práce M. Černekové

Za vznik sekundární struktury VemP je zodpovědný ribozomální tunel.

VemP simulace vs. cryo-EM