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Gewählte Dissertation:

Anita De Ruiter (2013): CALCULATION OF BINDING FREE ENERGIES FROM BIOMOLECULAR SIMULATIONS .
Dissertation - Institut für Molekulare Modellierung und Simulation (MMS), BOKU-Universität für Bodenkultur, pp 137. UB BOKU obvsg

Datenquelle: ZID Abstracts
Abstract:
Im Bereich der computergestützten Chemie werden molekulare Simulationen benützt, um strukturelle, dynamische und thermodynamische Eigenschaften biomolekularer Systeme zu untersuchen. Die Berechnung freier Energien ist eines der wichtigsten Ziele dieser Disziplin. Freie Energie Differenzen entscheiden darüber, ob ein molekularer Prozess spontan ablaufen kann oder nicht. Meistens ist es teuer oder schwierig, dies experimentell zu untersuchen. Die vorliegende Arbeit behandelt vor Allem die Berechnung freier Bindungsenergien zwischen einem Protein- und Ligandmolekül. Die gewöhnlicherweise verwendeten Berechnungsmethoden lassen sich in drei Klassen einteilen: Endpunkt-, alchemische- und Path-Sampling Verfahren. Während die Endpunktverfahren einen Schwerpunkt auf hohe Effizienz setzen, konzentrieren die beiden anderen Methoden sich auf hohe Genauigkeit. Diese Arbeit stellt ein neues Endpunktverfahren vor, welches die Genauigkeit durch Kombination der Vorteile zweier unabhängiger Methoden, die einen theoretischen Ansatz anstelle eines empirischen Ansatzes verfolgen, verbessert. Die alchemischen Methoden werden auf zwei Protein-Ligandsysteme angewendet. Mit einem der Systeme untersuchen wir, wie sehr die Genauigkeit und Effizienz dieser Methoden durch verschiedene Simulationsparameter beeinflusst werden, wohingegen anhand dem anderen System die Verwendung von Methoden zur Berechnung freier Energien in aktuellen Forschungsfragen der Biotechnologie veranschaulicht wird. Path-Sampling Verfahren untersuchen neben freien Bindungsenergien auch den Prozess der Bindung des Liganden zum Protein und geben daher Einblick in die verschiedenen Bindungswege und die jeweiligen Energiebarrieren. Mehrere Path-Sampling Methoden werden angewendet, und eine neue Reaktionskoordinate entwickelt, die es erleichtert reversible Bindungsprozesse zu simulieren.

Betreuer: Oostenbrink Chris
1. Berater: Ludwig Roland

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