Filtri
cris logo
-
Novo iskanje Filtri
Izberi iz seznama
Prikazano od Prikaži več
Dosegli ste najvišje možno število prikazanih rezultatov iskanja.
Prikazani so vsi rezultati
Za izvedeno iskanje ni na voljo rezultatov
Prikazano od
Dosegli ste najvišje možno število prikazanih rezultatov iskanja.
Prikazani so vsi rezultati
Nalaganje rezultatov
Pridobivanje statističnih podatkov

Projekti / Programi vir: ARIS

Računalniško modeliranje strukture in dinamike molekul

Uredi
Obdobja
01. januar 1999 - 31. december 2003
Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.07.00  Naravoslovje  Računalniško intenzivne metode in aplikacije   

Koda Veda Področje
P000  Naravoslovno-matematične vede   
P170  Naravoslovno-matematične vede  Računalništvo, numerična analiza, sistemi, kontrola 
P190  Naravoslovno-matematične vede  Matematična in splošna teoretična fizika, klasična mehanika, kvantna mehanika, relativnost, gravitacija, statistična fizika, termodinamika 
Ključne besede
Molekularno modeliranje, simulacije, algoritmi, molekulska dinamika, simplektične metode, analiza po normalnih načinih nihanja, QM/MM metode, DFT metode, hamiltonski sistemi, potencialna polja, elektronska struktura, gostotni funkcionali
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Vrednotenje bibliografskih kazalcev raziskovalne uspešnosti po metodologiji ARIS
Citiranost Citiranost bibliografskih zapisov v COBIB.SI, ki so povezani z zapisi citatnih baz
vir: WoS vir: Scopus vir: COBISS
Raziskovalci (6)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacij
1.  23422  dr. Urban Borštnik  Računalniško intenzivne metode in aplikacije  Raziskovalec  2003  36 
2.  02287  dr. Milan Hodošček  Kemija  Raziskovalec  2001 - 2003  281 
3.  06734  dr. Dušanka Janežič  Računalniško intenzivne metode in aplikacije  Vodja  2001 - 2003  500 
4.  13627  dr. Franci Merzel  Računalniško intenzivne metode in aplikacije  Raziskovalec  2001 - 2003  209 
5.  06431  dr. Ksenija Poljanec  Kemija  Raziskovalec  2001 - 2003  26 
6.  19037  dr. Matej Praprotnik  Računalniško intenzivne metode in aplikacije  Raziskovalec  2001 - 2003  323 
Organizacije (1)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacij
1.  0104  Kemijski inštitut  Ljubljana  5051592000  20.997 
Povzetek
Metode računalniške simulacije, ki so osnovane na kvantno in statistično mehanskih teorijah, so veliko prispevale k razumevanju strukture in dinamike molekul in tako k razumevanju njihovih funkcionalnih lastnosti. Še vedno pa je precej zanimivih problemov strukture in dinamike teh snovi tako v osnovi kot pri konkretnih sistemih. Razvoj v tej smerije upočasnjen zaradi metod, ki so trenutno v uporabi, ker so nepopolne, še nezadostno razvite in zahtevajo veliko računalniškega časa. Osnovni problem pri kar se da natančni ali realistični obravnavi velikih molekulskih sistemov (npr. z več 10.000 atomi) s pomočjo metod računalniške simulacije je, da teh sistemov ni mogoče v celoti obravnavati z ab initio pristopom. Zelo obetavni so pristopi, pri katerih preiskovani molekulski sistem razdelimo na podsisteme ali fragmente. Ključni podsistem obravnavamo z ab initio metodami, okolico pa s pomočjo metod statistične mehanike. Predlagamo izpeljavo in nadaljni razvoj novih metod za molekularno modeliranje, predvsem nove simplektične metodeza simulacijo molekulske dinamike (SISM), razvoj QM/MM metod in nove metode za izračun elektronske strukture molekul ter njihovo izvedbo na vzporednih računalnikih.Metoda SISM je osnovana na faktorizaciji Liouvilleovega operatorja. Ta pristop se razlikuje od drugih pristopov, ki uporabljajo razcepitvene sheme po uvedbi analitične obravnave visokofrekvenčnih nihanj. Hamiltonske enačbe potem rešimo z uporabo posplošene leap-frog integracijske sheme drugega reda, v kateri harmonski del Hamiltoniana obravnavamo analitično, torej neodvisno od integracijskega koraka, s pomočjo analize po normalnih načinih nihanja.Le to izvedemo samo enkrat, na začetku računanja. Tako razviti algoritem zahteva samo en izračun sile na integracijski korak. Do sedaj razvita metoda že dopušča več velikostnih redov večji integracijski korak kot druge metode istega reda. Metoda QM/MM omogoča klasične simulacije s pomočjo kvantnomehansko izračunanega potenciala, kar omogoča natančnejše simulacije. Pri tej metodi ključno mesto v molekulskem sistemu razdelimo na manjše dele, ki jih obravnavamo z ab initio metodami (ligande in/ali reaktante), ostali del sistema pa obravnavamo klasično. Prednost te metode je v tem, da lahko velike biološke sisteme preiskujemo na ab initio nivoju.Nova metoda za računanje elektronske strukture molekul temelji na Kohn-Sham-ovi formulaciji teorije gostotnih funkcionalov, kjer elektronsko gostoto računamo preko enoelektronskih Greenovih funkcij. Dobljeni algoritem je linearne računske zahtevnosti. Ker računa ne izvajamo na celotni molekuli, ampak ločeno za vsak fragment, bomo pridobili na hitrosti računanja. V to metodo bomo vključili tudi računanje sile, kar bo omogočilo skupaj z uporabo SISM metode za simulacijo molekulske dinamike natančne simulacije velikih molekulskih sistemov.Predložene algoritme bomo v nadaljevanju vgradili v programski paket CHARMM (široko uporabljan program za molekularno modeliranje), kot samostojne programske module, kar bo pripomoglo k širši uporabi predlaganih metod.
Pomen za razvoj znanosti
Metode računalniške simulacije so nepogrešljive pri teoretičnih raziskavah v kemiji, molekularni fiziki, strukturni biologiji, pri razvoju novih materialov (nanotehnologija), itd. Računalniško modeliranje je v svetu zelo uveljavljeno. Ne le v znanosti kot mogočen pripomoček za boljše razumevanje lastnosti snovi in korelacije strukture z makrolastnostmi, zlasti biološkimi, ampak tudi v industriji. Prednjači predvsem farmacevtska industrija. Smotrna raba metod molekularnega modeliranja zahteva razumevanje teoretskih osnov, kakor tudi ustrezno izbirotipa metod za reševanje določenih nalog. Pri tem je nujno dobro poznavanje dosega in zanesljivosti metod, kar je bistveno za vrednotenje in interpretacijo računskih rezultatov. Nekatere fenomene na področju molekularne biologije lahko pojasnimo s pomočjo molekularnega modeliranja. Napovedna vrednost molekularnega modeliranja se kaže pri eksperimentalnem delu, saj je možno z uporabo molekularnega modeliranja bistveno zmanjšati število potrebnih poiskusov. Razumevanje povezav med strukturo in lastnostmi z uporabo molekularnega modeliranja je že in bo čedalje pomembnejša komponenta razvoja v kemiji, biokemiji in moderni biotehnologiji. Druga, prav tako pomembna vrsta uporabe metod molekularnega modeliranja je dodelava rezultatov eksperimentalnih študij struktur. Uporaba metod molekularnega modeliranja pa zahteva tudi ustrezno izobraženega raziskovalca.
Pomen za razvoj Slovenije
Razvoj na področju algoritmov za računalniško modeliranje strukture in dinamike molekul bo omogočal večjo natančnost računanja in s tem bolje izrabljen računalniški čas pri obravnavanju zanimivih molekul, kakor tudi daljše simulacije kompleksnih sistemov.Pri nas uporaba molekularnega modeliranja še zaostaja za razvitim svetom. Uspešno izvajanje predlaganega raziskoval-nega programa bo omogočilo hitrejšo premostitev sedanjega stanja do ravni v razvitem svetu in s tem prispevalo k modernizaciji raziskovalnih strategij in učinkovitosti raziskovalnega dela na navedenih področjih. Vpetost predlaganega raziskovalnega programa v mednarodni prostor kaže poleg velikega števila objav v uglednih mednarodnih revijah, citiranosti in vabil za predavanja na mednarodnih konferencah in tujih univerzah/inštitutih tudi sodelovanje z inozemskimi raziskovalci na mednarodnih projektih. Odmevnost našega raziskovalnega dela pa se prav gotovo kaže tudi v številnih obiskih tujih znanstvenikov pri sodelavcih projektne skupine. Predlagane raziskave predstavljajo nadaljevanje več let trajajočega raziskovalnega dela, ki ga izvajamo na Kemijskem inštitutu. To delo je pomembno tudi zato, ker obsega pomembno orodje za delo na področju proteinskega inženiringa. Predlagani raziskovalni program je v skupnem interesu tako Kemijskega inštituta, nacionalnega raziskovalnega programa Slovenije kot tudi slovenske industrije. Vpetost predlaganega raziskovalnega programa v slovenski prostor je najbolj izražena preko Centra za molekularno modeliranje (CMM), v katerem člani predlagane projektne skupine intenzivno sodelujemo. CMM sodeluje z naslednjimi uporabniki: Fakulteta za matematiko in fiziko, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, Fakulteta za farmacijo, Inštitut za biokemijo Medicinske fakultete, IJS, Lek in Krka.Pri raziskavah, ki jih predlagamo v okviru tega raziskovalnega programa, bomo razvijali in uporabljali metode molekularnega modeliranja, s katerimi imamo že veliko izkušenj in dobrih rezultatov.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Zaključno poročilo
Zahtevana je potrditev
Zgodovina ogledov
Priljubljeno