Výpočty volných energií konformačních změn vybraných fragmentů nukleových kyselin

Bc. Barbora Benešová

Diplomová práce

Conformational free energy calculations on selected fragments of nucleic acids

Anotace:

Změna volné energie je hnací silou jakýkoliv kinetických procesů, jako jsou chemické reakce. Interkalace, reakce kdy ligand, nejčastěji organická sloučenina, se váže mezi páry bazí DNA dvoušroubovice, vede k otevření páru bazí a to může způsobit několi změn v DNA struktuře a funkci. Výpočty volných energií jsou jednou z nejběžnějších úkolů výpočetní chemie. Důležitou a také nejvíce žádoucí částí volné energie je entropie. Získat ji je obtížné pro větší systémy, proto je žádáno rozsáhlé provzorkování. V této práci se zaměřuji na interkalace cyklických nitronů do DNA dekamerů d(AAGAATTCTT)2 and d(GGAAGCTTCC)2. Struktury byly optimalizovány molekulovou mechanikou a kvantovou mecha- nikou za použití programů Amber 10 a Turbomole 6.3. Vazebná volná energie pak byla vypočtena s pomocí DFT metod a metodou umbrella sampling.

Abstract:

Free energy difference is the driving force of any kinetic processes, such as chemical reactions. Intercalation, reaction when ligand, usually organic compound, binds into bases of DNA double helix, cased base pair opening and it can cause several changes of DNA structure and functions. Calculations of free energy are one of the most common tasks of computa- tional chemistry. Important and also the most demanding part of free energy is entropy. To obtain it is difficult for bigger system, so extensive sampling is required. In this thesis I focused on intercalation of cyclic nitrones into DNA decamers d(AAGAATTCTT)2 and d(GGAAGCTTCC)2. Structural optimization was done by molecular mechanics and quantum mechanics approaches by using Amber 10 and Turbomole 6.3 programs. Binding free energies were calculated by DFT method and by umbrella sampling method.

Keywords

Výpočty volných energií, Metoda umbrella sampling, WHAM analýza, Molekulární mechanika, Kvantová mechanika, DFT metoda, GIAO orbital, Metoda GIMIC Free energy calculations, Umbrella sampling, WHAM, Molecular mechanics, Quantum mechanics, DFT method, GIAOs, GIMIC

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 5. 2012

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 7. 6. 2012
• Vedoucí: Mgr. Zdeněk Kříž, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biochemie / Biochemie