МГУ имени М.В.Ломоносова
Московский государственный университет
имени М.В.Ломоносова
 

 ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ 


Experimental data
 
 


background

    Все новости.


      новое - от  01.05.2017 :

Численные методы в практике экспериментатора
      Семинары:
  • Межфакультетский и междисциплинарный семинар биологов, математиков, физиков и химиков по перспективным направлениям науки, включая моделирование нано- и биоструктур.
    МГУ имени М.В. Ломоносова, Отделение НОЦ по нанотехнологиям на Биологическом факультете.
    Бюро семинара: А.Р.Хохлов, А.Т.Фоменко, К.В.Шайтан. Ответственный секретарь А.Севенюк.
    Информационная поддержка в журнале «Наноструктуры. Математическая физика и моделирование» - зам. главного редактора М.В.Карасёв.

    12.10.2010   М.В.Иванченко¹, О.И.Канаков¹, С.Флах²
    ¹ Нижегородский государственный университет,
    ² Max Plank Institute for the Physics of Complex Systems, Dresden, Germany
    q-Бризеры: от парадокса Ферми-Паста-Улама до аномальной теплопроводности
    В докладе дается обзор последних результатов теории q-бризеров, точных периодических решений нелинейной системы Ферми-Паста-Улама (ФПУ), развитой авторами для решения проблемы ФПУ (гипотезы нелинейного механизма термализации в твердых телах). q-Бризеры являются продолжением линейных мод колебательных цепочек в нелинейный режим, экспоненциально локализованы в q-пространстве нормальных мод и сохраняют устойчивость при достаточно малой нелинейности. Если начальные условия находятся вблизи этих решений, термализация происходит на исключительно больших временных масштабах (если наблюдается вообще в компьютерных экспериментах).
    Круг задач, в применении к которым происходит развитие теории q-бризеров, постоянно раcширяется, включая, на настоящий момент, динамику микро- и нано-электромеханических колебательных систем и Бозе-Эйнштейн конденсатов в оптических решетках. q-Бризеры были найдены в двумерных и трехмерных классических решеточных системах, в полу-квантовых и квантовых системах (решетках дискретных нелинейных уравнений Шредингера, цепочках Бозе-Хаббарда). Динамическая локализация в модовом пространстве была также обнаружена в переходных процессах и термализованных системах.
    В заключение, будет представлена теория q- бризеров в системах с пространственным беспорядком и ее приложение к проблеме аномальной теплопроводности в низкоразмерных системах.
    18.05.2010   Невидимов А. Исследование строения обратных мицелл методом молекулярной динамики
    Обратные мицеллы были исследованы на детальном атомном уровне методом молекулярной динамики с помощью программы NAMD. Изучены возможности двух подходов моделирования. В первом подходе в качестве стартовой геометрии используются готовые сферические (предсформированные) обратные мицеллы. Во втором подходе все молекулы распределены случайным образом в начальный момент времени, в результате моделирования происходит формирование обратных мицелл. Выбран наиболее оптимальный путь моделирования обратных мицелл. Предложена количественная модель обратной мицеллы, в которой используются независимые от состава мицеллы параметры.
    11.05.2010   Киреева Альбина Александровна. Компьютерное моделирование топологии модельного ансамбля молекул ДНК.
    Согласно распространенным сейчас представлениям, жидкокристаллические фазы ДНК образуются в основном за счет электростатического взаимодействия. Существенной является конформация распределения зарядов, в частности, винтовая симметрия, которая, как принято считать, ответственна за образование холестерической фазы, наблюдаемой в экспериментах. Исследуется модель распределения зарядов молекулы ДНК в виде одномерной решетки, оснащенной зарядами фосфатных групп и дипольными моментами пар оснований с соблюдением винтовой симметрии. Роль температуры для случая ансамбля молекул в термостате Гиббса изучается с помощью метода Монте-Карло, с применением алгоритма Метрополиса. Показано, что для модельной конфигурации образуется система холестерического типа с дефектами, величина которых на порядок меньше характерного размера винта холестерика.
    11.05.2010   Новоселецкий Валерий Николаевич. УЧЁТ ГИДРОФОБНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ПРИ ОЦЕНКЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ БЕЛКОВ И ПРЕДСКАЗАНИИ АФФИННОСТИ ЛИГАНДОВ.
    Мембранные белки широко участвуют в таких важных биологических процессах, как передача сигналов, транспорт веществ, создание и поддержание трансмембранных потенциалов и т.д. Наиболее обширным классом МБ являются рецепторы, чье действие опосредовано G-белками (G-protein Coupled Receptors - GPCR), которые ответственны за клеточную реакцию на гормоны и нейротрансмиттеры, а также за зрение, обоняние и вкус. Неправильное функционирование этих рецепторов порождает большое число заболеваний. Для понимания механизмов функционирования белков на молекулярном уровне, а также для рационального конструирования новых лекарственных препаратов, требуется знание пространственной структуры белков в комплексах с лигандами - природными субстратами, ингибиторами и пр. Однако определение структуры комплекса МБ с лигандами всё ещё сопряжено со значительными техническими трудностями. В связи с этим, а также благодаря росту вычислительных мощностей современных компьютеров, все большее распространение получают методы молекулярного моделирования структуры комплексов. Одним из таких методов является молекулярный докинг - процедура предсказания структуры комплекса белок-лиганд. Полученные с помощью докинга данные о расположении лиганда в активном центре белка позволяют детально изучать взаимодействия между лигандом и рецептором, что дает возможность судить о биологической роли лиганда. Одним из явлений, оказывающих заметное влияние на связывание лигандов, является гидрофобный эффект. В частности, в литературе подробно описано влияние гидрофобности бета-блокаторов на их фармакокинетические, фармакодинамические и клинические свойства. Для рассмотрения вопроса о гидрофобных свойствах можно воспользоваться концепцией молекулярного гидрофобного потенциала (МГП), который основывается на эмпирических константах атомной гидрофобности, рассчитанных из экспериментальных значений коэффициентов распределения в среде октанол-вода (logP) для органических соединений. Рассмотрение как структур мембранных белков, так и комплексов белок-лиганд с целью выявления лучших из них требует применения различных оценочных функций. В настоящей работе а) описывается новый метод оценки качества упаковки полипептидных цепей в трансмембранных доменах мембранных белков и б) предложен интегрированный подход, объединивший в себе традиционный анализ решений молекулярного докинга с количественным описанием гидрофобной/ гидрофильной организации комплексов бета2-адренэргического рецептора с его антагонистами.
    11.05.2010   Блинов Вениамин Николаевич. Компьютерное моделирование резанансных топологических дефектов молекулы ДНК
    Возникновение дышащих колебаний двойной спирали ДНК рассматривается как следствие теории И.М.Лифшица локализованных колебаний неупорядоченных цепочек. Численный расчёт молекулы ДНК позволил получить для конкретной модели локализованные колебания, а также произвести накачку энергии в эти моды посредством механизма параметрического резонанса. По своим характеристикам локализованные колебания неупорядоченных цепочек сходны с пузырями-дефектами ДНК. Частоты таких локализованных колебаний лежат в гиперзвуковом диапазоне. В этом смысле гиперзвуковое воздействие на молекулу ДНК, вероятно, имеет место, и может рассматривается как возможная причина возникновения межнитевых пузырей.
    27.04.2010   Орехов Филипп Сергеевич. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ СВОЙСТВ БАКТЕРИОРОДОПСИНА И ЕГО МУТАНТОВ ГИБРИДНЫМИ МЕТОДАМИ КВАНТОВОЙ ХИМИИ И МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ (QM/MM).
    Бактериородопсин – интегральный мембранный белок (24 кДа), содержащий в качестве простетической группы ретиналь и входящий в состав т.н. пурпурных мембран архей Halobacterium salinarium. Этот белок осуществляет in vivo функцию протонной помпы, при освещении выкачивая протоны из клетки во внешнюю среду и создавая, тем самым, протонный градиент, энергия которого может быть использована для нужд клетки. После поглощения кванта света бактериородопсин проходит через ряд спектрально различимых стадий (максимумы поглощения от 410 до 625 нм в случае дикого типа), соответствующих конформационным изменениям в апопротеине и ретинале, а также изменению состояния протонирования ряда аминокислотных остатков (самые важные из которых Asp 85, первичный акцептор протона, Asp 96, первичный донор протона, Glu 204, терминальный донор протона). Замечено, что ряд аминокислотных замен существенно влияет на механизм протонного транспорта и спектральные характеристики белка: мутации аминокислотных остатков – участников цепи переноса протона замедляют протонный транспорт, либо изменяют его направление; мутации аминокислотных остатков из окружения ретиналя сказываются на квантовом выходе реакций фотоизомеризации и на изомерном составе продуктов таких реакций; различные мутации (в т.ч. и аминокислот достаточно удаленных от хромофора) могут сказываться на спектрах поглощения белка в видимой области, вызывая смещение максимума поглощения и/или изменение формы спектра. Компьютерному моделированию влияния мутаций на спектры бактериородопсина и его мутантов (англ. spectral tuning) посвящена данная работа. Была разработана методика подготовки атомных моделей бактериородопсина и его мутантов, их энергетической минимизации и вычисления абсорбционных спектров в видимом диапазоне методами QM/MM в программах Gaussian, NWChem и Orca; в т.ч. проведено сравнительное методологическое исследование предсказательной способности различных квантово-химических методик. Результаты вычисление спектральных характеристик мутантов проанализированы с точки зрения известных механизмов модулирования спектров хромофоров белковым окружением.
    20.04.2010   Боздаганян Маринэ Евгеньевна. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ФУЛЛЕРЕНА С60   И  ЕГО ПРОИЗВОДНОГО ТРИМАЛОНАТФУЛЛЕРЕНА С БИОЛОГИЧЕСКИМИ МЕМБРАНАМИ  МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ.
    Одним из важнейших этапов развития нанотехнологии стало открытие фуллеренов и нанотрубок во второй половине 80-х годов. Обладая высокой электроотрицательностью, фуллерены выступают как сильные окислители в химических реакциях, а это, в свою очередь, позволяет синтезировать новые вещества на их основе. Так производные фуллерена могут выступать в роли антиоксидантов и противоаллергических веществ; обладают цитопротективной и антибактериальной активностями; могут быть причиной перекисного окисления липидов; взаимодействуют с различными белками. Последние токсикологические исследования показывают, что фуллерены и нанотрубки могут проникать через мембрану в клетки и влиять на выполняемые ими функции. Вдыхаемые ультратонкие наночастицы оседают в легких и далее с током крови попадают в мозг (преимущественно в обонятельную луковицу), преодолевая гематоэнцефалический барьер. Токсичность углеродных наночастиц зависит от их растворимости, например, цитотоксичность немодифицированного фуллерена в 7 раз выше, чем у его производных с высокой растворимостью в воде. Однако механизмы благодаря которым наночастицы с такой легкостью проникают через мембрану до сих пор мало изучены. В данной работе предлагается использовать метод молекулярной динамики для детального изучения механизмов взаимодействия наночастиц между собой в водной фазе и с биомембранами.
    14.04.2010   Виктор Евгеньевич Пиков (Институт Физиологии им. А.А. Богомольца НАН Украины)
    "Влияниe миллиметровых волн слабой мощности на активность и мембранные характеристики нейронов в срезах коры головного мозга".
    30.03.2010   P. N. D'yachkov, N. V. Kharchevnikova. Quantum Chemical Simulation of Cytochrome P450 Catalyzed Aromatic Oxidation: Metabolism, Toxicity, and Carcinogenic Properties of Benzene Derivatives
    On the basis of the quantum chemical calculations, the dependences of biological oxidation and toxicity of the mono- and multisubstituted benzene derivatives on the nature of substituents are studied using an oxenoid model. According to this model, the P450 enzyme breaks the dioxygen molecules and generates the active atomic oxygen species (oxens) that readily react with substrates. Using MO LCAO MNDO approach, we calculated the differences A£* of the total energies of aromatic compounds and corresponding arene oxides with tetrahedrally coordinated carbon atoms. We obtained that the AE values determine the positions of the enzyme mediated oxidation, rate of substrate biotransformation, as well as toxicity and carcinogenic activity of the benzene derivatives.
    23.03.2010   Марина Касимова (Био-фак, МГУ). Построение открытой структуры калиевого канала KcsA бактерии Streptomyces lividans с помощью методов молекулярного моделирования.
    Будет рассказано об актуальности изучения калиевых каналов, о результатах исследований бактериального канала КсзА, проведенных методами молекулярного моделирования, а также более подробно о различных способах получения структуры данного канала в открытой конформации.
    16.03.2010   Н.В.Куликовская, В.И.Курилов (Мех-мат, МГУ). Моделирование механизма синаптической передачи в первичном нейроне вестибулярных органов с использованием стохастических моделей.
    Синаптическая передача от волосковой клетки-сессора (НС) к первичному нейрону в вестибулярных и слуховых органах животных относится к типу ленточных синапсов. Возбуждающим нейротрансмиттером в синаптической передаче информации от НС к первичному нейрону является глютамат (СШ). Пространство между мембранами НС и дендрита называют синаптической щелью. В цитоплазме НС находятся ограниченные мембранами везикулы. Везикулы свободно перемещаются в цитоплазме., проходя процесс эндоцитоза. состоящий в накоплении внутри везикулы молекул ОЫ1. Полностью наполненные везикулы подходят к синаптическому телу и к местам связывания мембран везикул с мембраной НС. Результатом связывания является выброс кванта нейротрансмиттера в синаптическую щель называемый экзоцитозом. Мы описали циркуляцию везикул марковским процессом с тремя состояниями , скорости перехода между которыми можно определить из опытов.Предлагаемая модель для интенсивности выхода нейротрансмиттера при изменении потенциала клетки - сенсора объединяет в себе два процесса с различной динамикой, а именно безынерционное изменение интенсивностей: экзоцитоза и эндоцитоза и переход к новому распределению везикул по трём пулам, который описывается линейным дифференциальным уравнением второго порядка. Опыты на препаратах состоящих из пары НС-нейрон показали, что моменты выхода квантов нейротрансмрггтера можно моделировать как пуассоновский поток событий с переменной интенсивностью. На следующем этапе строится описание процессов изменения концентрации в синаптической щели и формирования синаптического тока в дендритных окончаниях нейрона. Использование полученных в экспериментах данных позволило нам уточнить коэффициенты кинетического описания рецепторов глютамата и связанных с ними ионных каналов применительно к вестибулярным органам.





opening 15.11.2009    © math-lab.ru    All rights reserved.

  Яндекс цитирования
  Rambler's Top100
 
  Яндекс.Метрика
  Locations of visitors to this page