Analýza kvality a konformační závislosti atomových nábojů

Bc. Lukáš Petrusek

Master's thesis

Analysis of quality and conformational dependency of atomic charges

Abstract:

Parciální atomové náboje popisují elektronovou hustotu v rámci molekuly. Jedna z metod, která dokáže hodnoty nábojů vypočítat za zlomek času je metoda EEM (Electronegativity Equalization Method), která potřebuje ke svému výpočtu parametry. V této práci tak byla provedena rešerše dostupných parametrů pro EEM její modifikace. Bylo vybráno 14 článků, které obsahovaly dohromady 29 parametrů. Parametry byly uloženy do souborů s přesně danou strukturou a následně byly všechny parametry podrobeny analýze na sadě molekul Approved Drugs stažených z databáze DrugBank. Ze všech analyzovaných parametrů mělo dostatečnou korelaci 80% z nich. Nejlepší z nich byly parametrizovány na nábojích AIM. Parametry byly také testovány na devíti peptidech stažených z databáze PDB. Z analýzy korelace nábojů bylo vypozorováno, že tyto parametry nejsou vhodné k počítání nábojů na molekulách tohoto typu. Dále práce zkoumá citlivost QM a EEM metody na konformační změny. Z hlediska parametrů EEM bylo zjištěno, že náboje reagovaly na změnu konformace velmi málo. Co se týká QM, tak výrazněji reagovaly na konformační změnu náboje ChelpG a MK, ale zbylé QM náboje už tak citlivé nebyly.

Abstract:

Partial atomic charges describe electron density in molecules. One of few approaches for a fast partial atomic charges computation is method called EEM (Electronegativity Equalization Method). This method needs parameters for the computation, so this why was done research of available parameters for EEM in the thesis. It has been choosen 14 articles containing 29 parameters. All of theese parameters have been saved to files with precisely given structure. Then they have been tested on Approved Drugs molecules from DrugBank. Eighty percent of the parameters was in good correlation. Parameters was also tested on set of peptides from database PDB. From the correlation analysis came out, that they are not customized for theese structures. This work studied also sensitivity of QM and EEM to conformations changes. It was proved, that EEM parameters are not so sensitive in the contrary to CHelpG and MK charges. The rest of them did not react as same as the QM charges.

Keywords

EEM metoda, EEM parametry, parciální atomové náboje, konformační závislost atomových nábojů

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 21. 6. 2016
• Supervisor: doc. RNDr. Radka Svobodová Vařeková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Chemoinformatics and Bioinformatics