Odseki

Vsebinski opis projekta:

Računalniške simulacije postajajo neizogibno orodje za opisovanje dinamike in funkcije bioloških makromolekul. Naš cilj je zagotoviti novo metodološko rešitev za raziskovanje principov ionske signalizacije in molekularnega transporta v membranskih proteinih v izbranih proteinskih sistemih. Naš cilj je zagotoviti računalniška orodja za razumevanje tega, kako opazni makromolekularni procesi, ki se izvajajo v širokem razponu časovnih lestvic, izhajajo iz dogodkov na molekularni ravni, kar zahteva kombinirano uporabo različnih simulacijskih in teoretičnih pristopov ter skrbno eksperimentalno validacijo. Razvili bomo nove simulacijske strategije za karakterizacijo termodinamike in kinetike bioloških procesov, ki vključujejo konformacijske spremembe proteinov na časovni skali ms-ms. Tukaj uporabljamo dva pristopa, i) formalizem posplošene Langevinove enačbe (GLE) in ii) metadinamiko, uporabljeno za različne posplošene koordinate / kolektivne spremenljivke, ki jih izpeljemo iz atomističnih MD simulacij v znanih ravnotežnih konformacijskih stanjih z uporabo analize glavnih komponent (PCA). Da bi identificirali poti, po katerih poteka transport energije v beljakovinah, analiziramo sklopitev notranjih vibracijskih načinov, podanih kot načini PCA, in ustrezno difuzijo energije med njimi.

Naša orodja bodo uporabljena App1) za preučevanje dinamičnega preklapljanja med konformacijami CaM, stimuliranega z različnimi obremenitvami s kalcijem, elektromagnetnimi impulzi kot tudi z vezavo ciljnih peptidov in App2), da bi pridobili vpogled v načela transporta vode v kottransporterjih natrij-glukoza ( SGLT), prejšnji sistem bo uporabljen za validacijo simulacijskih rezultatov, pridobljenih z novim pristopom z neposrednimi eksperimentalnimi podatki iz pump-probe IR poskusov.

Raziskovalci na projektu

• Franci Merzel         sicris 13627 
• Petra Papež            sicris 52000 
• Matej Praprotnik    sicris 19037 
• Neli Sedej               sicris 54913 
• Barbara Zupančič   sicris 28608 

Sodelujoča organizacija (tuja):

Odsek za biofiziko in radiacijsko biologijo, Univerza Semmelweis,

Budimpešta, Madžarska

• Karoly Liliom
• Gusztav Schay
• Erika Balog

Bibliografske reference

Izvirni znanstveni članki:

Gašper Šolinc, Marija Srnko, Franci Merzel, Ana Crnković, Mirijam Kozorog, Marjetka Podobnik & Gregor Anderluh, Cryo-EM structures of a protein pore reveal a cluster of cholesterol molecules and diverse roles of membrane lipids, Nat Commun 16, 2972 (2025). doi.org/10.1038/s41467-025-58334-z

Maša Lah, Nikolaos Ntarakas, Tilen Potisk, Petra Papež, Matej Praprotnik. Open-boundary molecular dynamics of ultraso und using supramolecular water models. Journal of chemical physics. [Online ed.]. 14 Jan. 2025, vol. 162, iss. 2, [article no.] 024103, str. 1-10, ilustr. ISSN 1089-7690. https://pubs.aip.org/aip/jcp/article/162/2/024103/3329569/Open-boundary-molecular-dynamics-of-ultrasound.

Predstavitve na konferencah:

Karoly Liliom, Gusztav Schay, Gergely Burkódi, J Michael Klopf, Laszlo Smeller, Franci Merzel, Miklós Kellermayer, Erika Balog, Structural fluctuations of human calmodulin at low calcium saturations, Biophysical Journal, 543a-544a February 13, (2025) DOI: 10.1016/j.bpj.2024.11.2838, BPS2025 Los Angeles, Feb 15-19, 2025.

Neli Sedej, Anže Hubman, Franci Merzel, Kolektivna Langevinova dinamika počasnih gibanj v biomolekularnih sistemih., 13. konferenca fizikov v osnovnih raziskavah : zbornik povzetkov : Brdo pri Kranju, 18. november 2024. Ljubljana: Fakulteta za matematiko in fiziko, 2024. Str. 59. https://konfor.fmf.uni-lj.si/wp-content/uploads/2024/11/KONFOR24.pdf.