Eksperimentalne študije molekularnih sistemov tipično izvajamo pri sklopitvi z zunanjim okoljem, tj. da je sistem odprt in izmenjuje maso, gibalno količino in energijo z okolico. Standardne molekularne simulacije pa po drugi strani izvajamo večinoma z uporabo periodičnih robnih pogojev pri konstantnem številu molekul. V tem preglednem članku povzamemo razvoj simulacijskih metod, ki v nasprotju s standardimi tehnikami odprejo meje molekularnega sistema in dovoljujejo izmenjavo energije in materije z okoljem v in izven termodinamskega ravnovesja.
COBISS.SI-ID: 6173722
Fascinantna fizika transporta vode skozi ogljikove nanocevke je vzbudila številne študije, ki poročajo o pretokih večjih od napovedi kontinuumskih modelov. Ocena velikosti transporta vode skozi ogljikove nanocevke pa ostaja nerešen problem z rezultati različnih eksperimentov in računalniških simulacij, ki se razlikujejo za več kot tri rede velikosti. S kombinacijo računsko intenzivne simulacije molekulske dinamike in računske dinamike tekočin ter z analitičnimi izračuni z uporabo fluktuirajoče hidrodinamike smo ponovno preučili učinke fononov v ogljikovih nanocevkah na pretok vode. Ugotovili smo, da fononi sicer spodbudijo nihanje hitrosti vode s konstantno frekvenco, v skladu s predhodno objavljenimi rezultati. A novi rezultati kažejo na majhen vpliv fononskih lastnih nihanj na pretok vode. Ocenimo za velikostni red manjše povečanje difuzije, ki je povrhu tega še neodvisno od fononskih načinov.
COBISS.SI-ID: 6285594
Izvedli smo večskalno simulacijo gostih sestavov DNA. S spreminjanjem gostote DNA, lokalne simetrije pakiranja in vrste protiionov smo določili enačbo stanja skupaj s faznim prehodom med heksagonalno in ortorombsko fazo DNA.
COBISS.SI-ID: 3105124
Predlagamo uporabo Navier-Stokesovih enačb z uporabo robnega pogoja z delnim zdrsom za simulacijo vodnih tokov v membranah ogljikovih nanocevk.
COBISS.SI-ID: 5529626
Z metodo prilagodljive ločljivosti molekulske dinamike simuliramo miniprotein Trp-Cage v večskalni vodi. Pri slednji sklopimo standardni model SPC s pogosto uporabljenim supramolekularnim grobozrnatim modelom MARTINI. Supramolekularne delce ustvarimo hipoma z dinamičnim algoritmom SWINGER, ki direktno sklopi nespremenjeni originalni vodni model s supramolekularnim grobozrnatim. Primerjava z atomistično simulacijo pokaže, da naš pristop dobro opiše strukturne in dinamične lastnosti proteina in okoliške tekočine. To je v nasprotju z bolj uveljavljenimi metodami supramolekularnega grobozrnjenje, pri katerih, kot posledico slednjega, velikokrat opazimo neželene lastnosti, npr. delno razvitje proteina.
COBISS.SI-ID: 6331418
Predstavimo nov opis sklopitve pahljačaste deformacije in gostote s kontinuitetno enačbo, ki uporabi “popravljeni” polarni red in pregibe v verigi opiše kot izvore. S tem izboljšamo vektorsko kontinuitetno enačbo in omogočimo ustreznejši opis sklopitve pri fleksibilnih nematskih polimerih s pregibi. Z metodo Monte Carlo simuliramo nematsko fazo taline mehkih črvom podobnih polimerov različnih dolžin in togosti in ugotovimo, da lahko oslabitev sklopitve zaradi pregibov konsistentno opišemo na makroskopskem nivoju s predlagano kontinuitetno enačbo.
COBISS.SI-ID: 39561989
Simuliramo talino in raztopino zvezdastih polimerov pod strižnim tokom in preučujemo rotacijo molekul. Kotno hitrost vrtenja izračunamo z uporabo Eckartovega koordinatnega sistema. To je interni rotirajoči in translirajoči koordinatni sistem, v katerem je v ravnovesju sklopitev med rotacijskimi in vibracijskimi prostostnimi stopnjami minimalna. Ugotovimo, da se izračunana Eckartova kotna hitrost vrtenja dobro ujema s karakteristično frekvenco nedeformiranega vrtenja, dobljeno iz avtokorelacijske funkcije položaja monomerov. Oba rezultata se bistveno razlikujeta od navidezne kotne hitrosti, izračunane iz vrtilne količine in vztrajnostnega momenta vsake molekule. Standardna formula, ki velja zgolj za toga telesa, je torej neprimerna za opis rotacij v mehki snovi.
COBISS.SI-ID: 6214426
Predstavimo večskalno simulacijo molekule DNA v enomolarni raztopini soli s pomočjo metode prilagodljive ločljivosti, kjer voda in ioni spreminjajo svojo krajevno ločjivost glede na njihovo lego v sistemu. Pokažemo, da naš pristop reproducira lastnosti sistema izračunanih s standardno atomistično metodo. Pri tem posvetimo posebno pozornost kolektivnim lastnostim sistema, kot je dielektrična konstanta.
COBISS.SI-ID: 5756698
Odkrivanje potencialno škodljivih variant zaporedij je pomembno in ima široke posledice za raziskave in generiranje novih hipotez v človeški in veterinarski medicini ter odkrivanje zdravil. Spletni strežnik GenProBiS mapira variante zaporedja proteinskih struktur iz Protein Data Bank (PDB) in nadalje na vezavna mesta za proteine, nukleinske kisline, organske spojine in mesta za vezavo kovinskih. Koncept mesta za vezavo spojin razumemo v najširšem pomenu, ki vključuje glikozilacijo in druge post-translacijske modifikacije. Vezavna mesta so bila določena z lokalnimi strukturnimi primerjavami struktur celotnih proteinov z uporabo algoritma za lokalno primerjavo struktur proteinov (ProBiS) in prenosa ligandov iz najdenih podobnih vezavnih mest na poizvedovalni protein, s pristopom ProBiS-ligands z novimi izboljšavami, uvedenimi v GenProBiS. Vezavne površine so bile ustvarjene kot tridimenzionalne mreže, ki obsegajo prostor, ki ga zasedajo predvideni ligandi. Strežnik omogoča intuitivno vizualno raziskovanje celovito razporejenih variant, kot so človeške somatske misheme mutacije, povezane z rakom in nesenomenskimi enojnimi nukleotidnimi polimorfizmi iz 21 vrst, znotraj predvidenih območij vezave za približno 80 000 PDB proteinskih struktur z uporabo hitre WebGL grafike. Spletni strežnik GenProBiS je odprt in brezplačen vsem uporabnikom http://genprobis.insilab.org.
COBISS.SI-ID: 3897736
Povečana izraznost imunoproteasoma je povezana z autoimunimi boleznimi, vnetnimi obolenji in nekaterimi vrstami raka. Poznavanje zaviralcev imunoproteasoma pa je zelo omejeno. Poznamo zgolj tiste, katerih osnova so peptidne spojine. V raziskavah smo opisali nepeptidne reverzibilne inhibitorje, ki selektivno zaustavijo delovanje himotripsinu podobnih (ß5i) podenot človeškega imunoproteasoma pri nizkih mikromolarnih koncentracijah. Najmočnejše izmed obratno delujočih spojin smo pretvorili v kovalentne nereverzibilne, nepetidne zaviralce, ki so ohranili selektivnost podenote ß5i. Ti zaviralci diskriminirajo med imunoproteasomi in konstituitivnimi proteosomi v celično baziranih testiranjih. Poleg njihove odsotnosti citotoksičnosti ti podatki kažejo da so te nepetidne spojine primerne za nadaljnje raziskave kot ß5i-selektivne sonde, ki so potencialno uporabne pri nerakavih obolenjih povezanih z imunoproteasomom.
COBISS.SI-ID: 4050545