Badania naukowe

Prof. dr hab. Adam Liwo

Główna tematyka badań dotyczy gruboziarnistego podejścia do opisu biomakromolekuł oraz agregatów cząsteczkowych, formalnie równoważnego często stosowanej w fizyce renormalizacji. W tym podejściu pomija się stopnie swobody układu, które są mniej istotne z punktu widzenia jego opisu (np. łańcuch polipeptydowy przedstawia się w postaci śladu atomów węgla alfa. Kluczowym elementem podejścia jest znalezienie efektywnej funkcji energii, na ogół identyfikowanej z potencjałem średniej siły układu, gdzie uśrednienie odbywa się względem pomijanych w modelu gruboziarnistym stopni swobody. Celem podejścia jest zarówno bardziej efektywne modelowanie układów, ponieważ liczba stopni swobody w modelu gruboziarnistym jest co najmniej o rząd wielkości mniejsza niż w podejściach pełnoatomowych, jak i analityczny lub półanalityczny opis ich dynamiki i struktury. Aspekt modelowania ma szczególnie duże znaczenie w przewidywaniu struktur białek i kwasów nukleinowych oraz modelowaniu procesów biologicznych. Przy użyciu opracowanego pola siłowego UNRES, symulacje dynamiki tych procesów wymagają 3-4 rzędy wielkości krótszego czasu obliczeniowego niż w pełnoatomowej dynamice molekularnej.

Tematyka szczegółowa:

• Tworzenie Jednolitego Modelu Gruboziarnistego do symulacji białek, kwasów nukleinowych i polisacharydów w oparciu o fizykę oddziaływań.
• Przewidywanie struktur białek w oparciu o fizykę oddziaływań.
• Badania symulacyjne mechanizmów zwijania białek.
• Badania symulacyjne mechanizmów działania chaperonów molekularnych.
• Średniopolowe oddziaływania multipol-multipol oraz Dyskretne Nieliniowe RĂłwnanie Schroedingera w opisie tworzenia sturktury makromolekuł biologicznych.
• Modelowe badania teoretyczne asocjacji cząstek hydrofobowych i hydrofilowych w wodzie.
• Badanie konformacji peptydów bioaktywnych metodami teoretycznymi z wykorzystaniem danych eksperymentalnych.
• Algorytmy numeryczne w chemii.

Dr Magdalena Ślusarz

Główna tematyka badań dotyczy receptorów sprzężonych z białkiem G (ang. G protein-coupled receptors, GPCR). Receptory te są integralnymi białkami błonowymi i zbudowane są z długiego łańcucha polipeptydowgo tworzącego w obrębie błony komórkowej charakterystyczną domenę złożoną z siedmiu odcinków α-helikalnych. Główną funkcją GPCR jest udział w transdukcji sygnału do komórki poprzez przyłączenie zewnątrzkomórkowego liganda i allosteryczną zmianę struktury receptora przekazywaną dalej przez białko G na określony efektor. Poznanie mechanizmu wiązania się liganda do określonego typu receptora umożliwia projektowanie silniej działających i bardziej selektywnych leków.

Tematyka szczegółowa:

• Modelowanie struktury receptorów sprzężonych z białkiem G (GPCR).
• Badanie oddziaływań receptor-ligand metodami modelowania molekularnego: dokowanie i dynamika molekularna w modelu błony komórkowej.
• Symulacje komputerowe oligomeryzacji GPCR.
• Modelowanie homologiczne białek.