Projekti / Programi
Folding in dinamika biomolekularnih sistemov
01. januar 2019
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.04.01 |
Naravoslovje |
Kemija |
Fizikalna kemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P400 |
Naravoslovno-matematične vede |
Fizikalna kemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.04 |
Naravoslovne vede |
Kemija |
biomolekularni sistemi, struktura, dinamika, zvitje proteinov, atomistične simulacije, vibracijska spektroskopija, NMR spektroskopija, hidratacija, hidrofobnost, intrinzično neurejeni proteini, vezava ligandov, vodikova vez, membranski proteini, agregacija, statistična termodinamika
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
23. april 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
287 |
7.275 |
6.046 |
21,07 |
| Scopus |
299 |
7.837 |
6.546 |
21,89 |
Raziskovalci (11)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
57590 |
Mohamed Elwy Abdelhamed Abdelmonaem |
Računalniško intenzivne metode in aplikacije |
Mladi raziskovalec |
2023 - 2024 |
10 |
| 2. |
08329 |
dr. Simona Golič Grdadolnik |
Kemija |
Raziskovalec |
2019 - 2024 |
313 |
| 3. |
08523 |
dr. Jože Grdadolnik |
Kemija |
Raziskovalec |
2019 - 2024 |
255 |
| 4. |
57986 |
Anže Hubman |
Računalniško intenzivne metode in aplikacije |
Mladi raziskovalec |
2023 - 2024 |
13 |
| 5. |
13627 |
dr. Franci Merzel |
Računalniško intenzivne metode in aplikacije |
Vodja |
2019 - 2024 |
209 |
| 6. |
34527 |
dr. Urban Novak |
Kemija |
Raziskovalec |
2019 - 2024 |
34 |
| 7. |
50459 |
Iza Ogris |
Kemija |
Mladi raziskovalec |
2019 - 2024 |
37 |
| 8. |
50851 |
dr. Francesca Paoletti |
Kemija |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
40 |
| 9. |
54913 |
Neli Sedej |
Računalniško intenzivne metode in aplikacije |
Tehnični sodelavec |
2020 - 2024 |
4 |
| 10. |
39115 |
dr. Marko Sever |
Kemija |
Mladi raziskovalec |
2019 - 2021 |
12 |
| 11. |
28608 |
dr. Barbara Zupančič |
Računalniško intenzivne metode in aplikacije |
Raziskovalec |
2019 - 2024 |
176 |
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0104 |
Kemijski inštitut |
Ljubljana |
5051592000 |
20.982 |
Povzetek
Eden največjih znanstvenih izzivov ved o življenju je pridobivanje napovednih znanj o obnašanju kompleksnih bioloških sistemov, ki temeljijo na fizikalnih in kemijskih načelih. Karakterizacija strukture in notranje dinamike biomolekul, kot so proteini, je bistvenega pomena za razumevanje mehanizmov njihovih bioloških funkcij. Naše raziskave se osredotočajo na razumevanje strukturnih in dinamičnih procesov v biomolekularnih sistemih ter na njihovo povezavo z inter- in intra-molekularnimi interakcijami. Natančneje bomo sledili petim specifičnim ciljem: (1) preučiti vpliv hidrofobne/ hidrofilne hidratacije na zvijanje in združevanje proteinov; (2) oceniti pomembnost dinamičnih vidikov vezave ligandov na proteine; (3) identificirati vlogo intrinzično neurejenih proteinskih segmentov; (4) preučiti sklopitev med transportom vode ali ionov in notranjim gibanjem proteinov pri membranskih proteinih ; (5), raziskati učinek lokalnega okolja na težnjo proteinov, da agregirajo. Razumevanje, kako opazovani biomolekularni procesi, ki potekajo na širokih časovnih in prostorskih skalah, izhajajo iz dogodkov na molekulski ravni, predstavlja velik izziv. Zato predlagamo kombinirano uporabo eksperimentalnih in računskih pristopov, ki v glavnem zajemajo vibracijsko spektroskopijo, NMR spektroskopijo in napredne računalniške simulacijske tehnike, ki temeljijo na molekularni dinamiki z uporabo klasičnih polj sil in ab-inito kvantnih računov skupaj s teoretičnimi metodami. Medtem ko z vibracijsko in NMR spektroskopijo zajemamo primerne eksperimentalne podatke o strukturi in notranji dinamiki molekul, je glavni cilj računskih modelov kot tudi teoretičnih metod zagotoviti vpogled v kompleksnost, ki izhaja iz nelinearnosti in hierarhične narave biomolekularnih sistemov. Da bi dosegli optimalno sinergijo med različnimi pristopi, razvijamo lastne računske metode, ki omogočajo neposredno primerjavo med eksperimenti in računalniškimi simulacijami.
Pomen za razvoj znanosti
Vse boljše razumevanje tematik, obravnavanih v tem raziskovalnem programu, ki so povezane z delovanjem živih organizmov na molekularni ravni, vse bolj spodbuja napredek v sodobni medicini. Poleg tega je razkritje fizikalnih in kemijskihih mehanizmov, ki se odvijajo v bioloških sistemih, vodilo k razvoju novih tehnologij. V zadnjem obdobju je postalo očitno, da lahko učinkovito vplivamo in nadziramo biološke procese le z delovanjem na makromolekularne strukture in dinamiko. Razvita so močna orodja za uporabo tega znanja v biotehnologiji ali farmakologiji za načrtovanje zdravil. Uporaba racionalne zasnove temelji na podatkih konformacijske analize bioaktivnih peptidov. Torej, če poznamo konformacijske lastnosti peptidov in način njihove usmeritve na njihovo vezavno mesto, potem lahko razvijemo nove z boljšimi farmakološkimi lastnostmi.
Rezultati v okviru tega raziskovalnega programa bodo v glavnem zagotavljali temeljna znanja o osnovnih pojavih v biomolekularnih sistemih: hidrofobni / hidratacijski učinek, vezava beljakovinskih ligandov, inherentno nerazdeljene beljakovine, transport vode v membranskih proteinah in konformacijske preference peptidov (oligomeri). Vse te teme so bistvenega pomena v našem življenju. Veliko bolezni (t.j. Alzheimerjeva bolezen, MSC ...) je povezano s temi pojavi in ??razumevanje vezave liganda je bistveno za racionalno zasnovo zdravil.
Preučujemo biomolekularne procese v širokem obsegu ločljivosti, od nivoja kvantne kemije do kemijskene kinetike, od atomističnih opisov fizikalnih procesov in kemijskih reakcij do termodinamike. Za reševanje problemov znotraj raziskovalnega programa nenehno razvijamo nove pristope in metodologije, ki so na voljo raziskovalni skupnosti.
Kot ekipa imamo vse potrebno strokovno znanje za izvajanje teoretičnega in eksperimentalnega dela. Jasno je, da je samo multidisciplinarni pristop, opisan v programu, najboljši način za približevanje ciljnim znanstvenim ciljem.
Pomen za razvoj Slovenije
Čeprav je težko predvideti takojšnjo in neposredno družbrno-ekonomsko ali kulturno relevantnost rezultatov raziskav, bodo le-te dolgoročno gotovo pripomogle pri reševanju ali razumevanju molekularne podlage bioloških pojavov in bolezni. Razumevanje molekularnih pojavov, kot so agregacija beljakovin in napačna obdelava, je pomembno za razumevanje molekularne podlage bolezni in poznavanje tridimensionalne strukture proteinov je potrebno za uspešno racionalno zasnovo zdravil. Zato je ključnega pomena pridobiti več znanja in bogatiti naše razumevanje o teh vidikih.
Pretežno poskušamo objaviti rezultate v mednarodnih revijah z velikim vplivom, da bi povečali prepoznavnost in ugled naše skupine in države. Rezultati naših prejšnjih raziskav so bili objavljeni tudi v priznanih znanstvenih revijah z visokimi faktorji vpliva (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, J. Am. Chem. Soc., Phys. Rev. Lett.) in predstavljeni v obliki vabljenih predavanj na mednarodnih konferencah. To kaže na visoko kakovost naših raziskav in njeno sposobnost za promocijo slovenske znanosti po vsem svetu.
Ohranjamo tudi sodelovanje in dobre osebne odnose z eminentnimi tujimi raziskovalci.
Aktivno sodelujemo pri usposabljanju doktorskih študentov. Prizadevamo si tudi za privabljanje tudi dodiplomskih študentov, da aktivno sodelujemo v naši raziskavi in ??tako pridobimo skupino visoko motiviranih učencev za doktorske naloge, ki so na voljo v naši skupini. Člani skupine so predavatelji na Univerzi v Ljubljani, Univerzi v Novi Gorici, Univerzi v Mariboru in Fakulteti za tehnologije in sisteme v Novem mestu. Razširjujeta napredek v biofizikalnih eksperimentalnih tehnikah in molekularnem modeliranju ter njihovo uporabo v trenutnih raziskovalnih temah za študente naravoslovja.
Naši rezultati so zanimivi za farmacevtska podjetja in bodo še naprej omogočali sodelovanje Kemijskega inštituta in farmacevtske fakultete s slovensko farmacevtsko industrijo, farmacevtskimi izdelki Lek in Krka. Člani skupine so v preteklosti uspešno izvedli številne projekte za ta dva podjetja. Mladi raziskovalci, ki bodo vključeni v raziskovalni program, bodo pridobili tudi nova znanja in spretnosti za ustanovitev podjetij, ki se ukvarjajo s spin-off.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
