Що таке молекулярне моделювання і навіщо воно вам
Лекція відбулася в рамках роботи постійно діючого Лекторію «Передові рубежі біології» і, як завжди, у другу середу місяця о 16.30 – 12 серпня 2020 р. За словами лектора, комп’ютерне молекулярне моделювання - одна з найбільш швидко прогресуючих галузей біофізики в останні 20 років і має як фундаментальне, так і прикладне значення. В доповіді головний акцент був зроблений на моделюванню медико-біологічних систем і розглянуто такі питання:
- Специфіка біологічних систем на молекулярному рівні.
- Різновиди молекулярного моделювання біологічних систем: структурне моделювання, динамічне моделювання, моделювання молекулярних взаємодій.
- Доступні для молекулярної динаміки часи та масштаби.
- Принцип молекулярної динаміки.
- Приклади застосування та інше.
Молекулярне моделювання біологічних систем є дуже важливою міждисциплінарною галузю науки, яка бурхливо розвивається в усьому світі і має безпосереднє практичне застосування. Об’єктами дослідження молекулярного моделювання біологічних систем є біологічні молекули (білки, нуклеїнові кислоти, ліпіди), їх надмолекулярні агрегати (біологічні мембрани, білкові комплекси), а також природні та штучні наноструктури, що містять біологічні молекули.
Структурне моделювання — це визначення просторової структури молекул різних розмірів — як мікро-, так і макромолекул. Завданнями структурного моделювання є, зокрема, розрахунок геометрії молекул, їх електронної структури та хімічних реакцій (переважно методами квантової хімії), побудова структурних моделей для потреб кристалографії, ЯМР та кріоелектронної мікроскопії, передбачення структури і гомологічне моделювання білків та нуклеїнових кислот.
Динамічне моделювання — це моделювання рухів біологічних молекул у динаміці. У динамічному моделюванні використовують найчастіше методи квантової динаміки, атомістичної класичної молекулярної динаміки, грубозернистої класичної молекулярної динаміки, блочної та доменної динаміки білків, континуальної динаміки супрамолекулярних комплексів.
В своїй науковоій доповіді на засіданні Президії НАН України 4 квітня 2018 року Семен Олександрович зазначив, що в Україні на сьогодні є окремі наукові групи, які успішно працюють за цією тематикою на світовому рівні, але в цілому цей науковий напрям недостатньо розвинений.
Додамо, що одна з таких дослідницьких груп, яка активно й результативно займається молекулярною динамікою біологічних систем в Україні, є група, керована С.О. Єсилевським, у відділі фізики біологічних систем Інституту фізики НАН України (Київ).
Щоб залучитися до цієї цікавої сфери науки, треба мати мінімальні навички для початківців з органічної хімії, фізики та математики, молекулярної біології та біохімії, комп’ютерної грамотності, базові навички програмування на скриптовій мові.
Із матеріалами доповідей можна ознайомитися за посиланнями:
Володимир Назаренко
