1 / 24

Simulazioni su scala atomica di biomolecole.

Simulazioni su scala atomica di biomolecole. Andrea Amadei Massimiliano Aschi Alfredo Di Nola Gruppo di Chimica Fisica Teorica e Computazionale. Simulazioni Molecolari. Perche’ ?. Come ?. Perche’ ?. Fenomeno. Modello. Interpretazione. Proprieta’ non ‘misurabili’. Come ?.

argus
Download Presentation

Simulazioni su scala atomica di biomolecole.

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Simulazioni su scala atomica di biomolecole. Andrea Amadei Massimiliano Aschi Alfredo Di Nola Gruppo di Chimica Fisica Teorica e Computazionale

  2. Simulazioni Molecolari Perche’ ? Come ?

  3. Perche’ ? Fenomeno Modello Interpretazione Proprieta’ non ‘misurabili’

  4. Come ? Sistema Molecolare Coordinate ‘classiche’ (Osservabili ‘classiche’: Struttura, Transizioni Conformazionali) Coordinate ‘quantistiche’ (Osservabili ‘quantistiche’: Struttura elettronica, Proprieta’ Spettroscopiche, Reazioni chimiche) Modelli classici F = m a Modelli quantistici ĤY = E Y Molecole in vuoto (100 atomi) Proteine, DNA, polimeri (100000 atomi)

  5. Modellizzazione di proprieta’ elettroniche in sistemi complessi • Proprieta’ spettroscopiche in sistemi enzimatici (assorbimento, fluorescenza, NMR) - Modellizzazione di reazioni biochimiche

  6. Metodo della Matrice Perturbata (PMM)(M. Aschi, R. Spezia, A. Di Nola, A. Amadei Chem. Phys. Lett. 344 (2001) 374.) F = m a Ĥ c =E c

  7. Applicazioni • Proprieta’ spettroscopiche nella deossi-Mioglobina • Modellizzazione del Trasferimento di elettrone nella Cu-Zn SOD

  8. Mioglobina 153 ammino acidi 8 -eliche

  9. Gruppo prostetico: Fe(II)-porfirina-imidazolo lega reversibilmente piccole molecole O2, NO, CO Domanda: la mioglobina influenza e come le proprieta’ elettroniche del suo centro prostetico ?

  10. Riproduzione dell’osservabile : spettro UV Dinamica Molecolare classica: 80 ns di simulazione della deossi-Mioglobina in acqua Proprieta’ elettroniche del gruppo prostetico: Calcoli quantomeccanici dei primi 8 stati elettronici Applicazione del PMM: La traiettoria classica si ‘accoppia’ con il calcolo quantistico

  11. Traiettoria della prima eccitazione () ave= 826 nm () = 11 nm in vuoto =780 nm Exp  900 nm d  * * Lim M., et al., J. Phys. Chem. 1996, 100, 12043

  12. Aspetti ‘non misurabili’

  13. His(97) eig 1 Lys(96) Lys(96) His(97) eig 2 His(64)

  14. I residui invarianti* *Handbook of metalloproteins. Volume 1, John Wiley ans Sons, Inc., 1990

  15. Problema ! Calcoli di struttura elettronica mostrano che e’ una reazione ‘impossibile’

  16. Dinamica Molecolare (17 ns) del dimero in acqua. • Calcoli quantistici del centro di reazione in vuoto. • Calcoli PMM per accoppiare MD e QM.

  17. Coordinata di reazione

  18. Energia libera di reazione In vuoto In SOD

  19. Controllo del trasferimento di elettrone Dipolo elettrico di riferimento con la carica negativa sullo ione superossido Dipolo elettrico lungo la coordinata di reazione

  20. In vuoto Non c’e’ movimento di carica dallo ione superossido al rame In SOD

  21. Abbiamo analizzato altre coordinate di reazione La proteina, grazie alle sue fluttuazioni conformazionali, esercita una forte attivita’ catalitica rendendo possibile la reazione

  22. CONCLUSIONI Lo sviluppo informatico, ma soprattutto teorico, ci permette oggi di applicare modelli avanzati per simulare proprieta’ spettroscopiche e chimiche di sistemi molecolari complessi. Questo, oltre che da un punto di vista accademico-culturale, puo’ indurre un miglioramento dei modelli attualmente usati per problematiche piu’ ‘applicative’ (azione di farmaci, meccanismi enzimatici……)

  23. Ringraziamenti Andrea Amadei Alfredo Di Nola, Riccardo Spezia, Costantino Zazza, Maira D’Alessandro, Marco D’Abramo, Cecilia Bossa

More Related