Анализатор траекторий молекулярной динамики и его применение к изучению механических свойств белков

• Автор: Лихачев, Илья Вячеславович
• Шифр специальности: 03.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Содержание
Введение

Г лава 1. Обзор подходов и методов

1.1 Молекулярная динамика и анализ траекторий молекулярной динамики

1.2 Программы для работы в области молекулярной динамики

Глава 2. Создание Анализатора траекторий

2.1 Назначение

2.2 Принцип работы

2.3 Краткое описание возможностей

2.3 Работа по увеличению быстродействия

2.4 Расширенные динамические контактные карты и ленты контактов
2.5 Коэффициент вариации молекулярной динамики. Распознавание процессов на исследуемой системе без предварительных сведений
2.6 Квазигармонический метод
2.7 Сценарии анализа траекторий молекулярной динамики. Платформа ТАМБ
Глава 3. Механические свойства кадгерина
3.1 Введение
3.2 Постановка расчетов
3.3 Проведение расчетов
3.4 Результаты
Глава 4. Исследование механической стабильности лево- и правозакрученных альфа-спиральных белков
4.1 Введение
4.2 Постановка расчетов
4.3 Проведение расчетов
4.4 Результаты
Заключение
Выводы
Список литературы

Список сокращений и условных обозначений
Приложение I. Инструкция по эксплуатации TAMD
1.1 Назначение
1.2 Общий порядок работы с ПО
1.2.1 Открытие файлов
1.2.2 Перемещение вдоль траектории. Молекулярное кино
1.2.3 Расчет общих характеристик
1.2.4 Средство работы с графиками
1.3 Дополнительные режимы работы
1.3.1 Выделение групп атомов
1.3.2 Визуализация расширенных траекторий
1.3.3 Расширенные динамические контактные карты
1.3.4 Квазигармонический анализ
Приложение II
II. 1 Базовые команды TAMD-Script
II.2 Базовые команды TAMD-Script
И.З Пример. Сценарий анализа лево- и правозакрученных альфа-спиральных белков в опытах их разворачивания под действием постоянной силы, приложенной к концам

Введение
Стремительное развитие вычислительной техники, особенно за последние 10 лет, привело к бурному росту количества научных работ в физике, химии, биологии и смежных науках, основным методом исследования в которых является так называемое «компьютерное моделирование» (или «компьютерный эксперимент»). Эти термины применяются в случаях, когда компьютер в научной работе используется не в традиционном качестве, т. е. в виде средства ускорения процесса расчета искомых величин по аналитически заданным формулам (или средства обработки введенной информации), но как особый «прибор». На этом приборе с помощью заданной модели и специально составленных программ проводится детальная имитация исследуемого процесса, в итоге которой извлекается информация об искомых свойствах системы. Технический прогресс в области вычислительной техники стимулировал развитие множества численных алгоритмов для решения различных задач с использованием компьютеров. В итоге компьютерное моделирование, наряду с традиционными теоретическими (аналитическими) подходами, а также экспериментальными методами, превратилось в мощное средство изучения свойств различных молекулярных систем и объектов, в ряде случаев едва ли не единственно возможное, а потому представляющее специальный интерес.
Результатом МД-расчетов являются траектории молекулярной динамики. Траекторные файлы представляют собой последовательную запись координат атомов макромолекулы через определенные промежутки времени. Исходя из определения, траекторные файлы в текстовом формате отличаются своей простотой и бесполезностью. Для извлечения информации из таких файлов используются специальные программы и методы обработки информации: от показа молекулярного кино до нахождения характеристик вдоль траектории (от времени).

Апа^з 0(§®
Рисунок 7. Оконное преобразование Фурье.
2.2.4 Визуализация
Анализатор траекторий содержит богатые возможности по отображению исследуемой молекулярной системы. Среди них следует выделить:
• Показ молекулярной системы в перспективной проекции;
• Стандартные возможности по работе с трехмерными изображениями: вращение, перемещение, масштабирование;
• Отображение векторов движения атомов;
• Возможность показа с точностью до аминокислотных остатков;
• Отображение групп и связей атомов;
• Управлением прозрачности отображаемых данных;