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

Matematične in simulacijske metode pri obravnavi strukture in dinamike molekul ter neravnovesne statistične mehanike

Uredi
Obdobja
01. januar 2015 - 31. december 2019
Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.07.00  Naravoslovje  Računalniško intenzivne metode in aplikacije   
1.02.00  Naravoslovje  Fizika   

Koda Veda Področje
B120  Biomedicinske vede  Molekularna biofizika 

Koda Veda Področje
1.01  Naravoslovne vede  Matematika 
Ključne besede
Računalniške simulacije paralelizacija procesorskih gruč pohitritev atomistična in mezoskopska skala računalniška dinamika tekočin neravnovesna statistična fizika analitične rešitve interakcije protein – ligand načrtovanje protirakovih učinkovin potencialna tumorigenost mikrovalovnega sevanja
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 (16)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacij
1.  31147  dr. Staš Bevc  Računalniško intenzivne metode in aplikacije  Raziskovalec  2015 - 2016  21 
2.  29677  dr. Matjaž Brvar  Farmacija  Raziskovalec  2015 - 2016  55 
3.  50430  Nika Eržen    Tehnični sodelavec  2018  12 
4.  29487  dr. Aljaž Godec  Fizika  Raziskovalec  2015 - 2017  80 
5.  02287  dr. Milan Hodošček  Kemija  Raziskovalec  2015 - 2019  281 
6.  25435  dr. Janez Konc  Računalniško intenzivne metode in aplikacije  Raziskovalec  2015 - 2019  233 
7.  39116  Matija Kuclar  Nevrobiologija  Mladi raziskovalec  2016 - 2018  4 
8.  37452  dr. Samo Lešnik  Farmacija  Raziskovalec  2015 - 2018  57 
9.  34598  Mitja Ogrizek  Računalniško intenzivne metode in aplikacije  Tehnični sodelavec  2015  18 
10.  52000  Petra Papež  Računalniško intenzivne metode in aplikacije  Mladi raziskovalec  2018 - 2019  10 
11.  36416  dr. Aleksandar Popadić  Računalniško intenzivne metode in aplikacije  Raziskovalec  2015 - 2019  20 
12.  19037  dr. Matej Praprotnik  Računalniško intenzivne metode in aplikacije  Vodja  2015 - 2019  323 
13.  35381  dr. Jurij Sablić  Računalniško intenzivne metode in aplikacije  Raziskovalec  2015 - 2019  29 
14.  53609  Ema Slejko  Računalniško intenzivne metode in aplikacije  Mladi raziskovalec  2019  7 
15.  01661  dr. Tomaž Šolmajer  Kemija  Upokojeni raziskovalec  2015 - 2019  380 
16.  34530  dr. Julija Zavadlav  Fizika  Raziskovalec  2015 - 2016  38 
Organizacije (1)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacij
1.  0104  Kemijski inštitut  Ljubljana  5051592000  20.996 
Povzetek
Računalniške simulacijske metode so postale nepogrešljive v raziskavah v molekularni kemiji, strukturni biologiji, študijah strukture in dinamike raztopin itd. Da bi lahko kvantitativno opisali večje in čedalje bolj kompleksne molekularne sisteme, bomo razvijali nove metodološke pristope, ki bodo omogočili daljše simulacije večjih molekularnih sistemov. To bo znatno povečalo učinkovitost za študij strukturnih dinamičnih in termodinamičnih lastnosti teh sistemov, mehke snovi in molekularnih tekočin. Naše rešitve, še posebno z uporabo paralelizacije v procesorskih gručah, ki so postali orodje izbire za simulacije molekularnih sistemov, bodo prispevale k povečanju računalniške učinkovitosti in/ali natančnosti. Izzivom neravnovesne statistične fizike se bomo posvetili z analitičnim študijem sistemov izven ravnovesja, za katere veljajo drugačni principi kot za ravnovesne sisteme. Na področju aplikacij bomo raziskovali interakcije med proteinskimi receptorji in njihovimi ligandi, potencialno kancerogenost mikrovalovnega sevanja in načrtovali nove zdravilne učinkovine na protirakovem terapevtskem področju. S hibridno metodo adaptivne resolucije AdResS ki sklaplja atomistično in mezoskopsko skalo molekularnega sistema, bomo modelirali različne dele makromolekularnega sistema z različnimi nivoji podrobnosti. Naše večskalne modele topil bomo uporabili za študij kompleksnih biomolekularnih sistemov, kot so lipidne membrane in vezave ligandov na encime, kjer samo aktivno mesto in okoliško topilo predstavimo atomistično. Zaradi pohitritve simulacij, ki jih bo omogočal naš večskalni pristop, bomo lahko brez izgube natančnosti obravnavali te sisteme na naši gruči računalnikov Linux. Mehanika kontinuumov, ki opisuje dinamiko tekočin z Navier-Stokesovo enačbo dovoljuje modeliranje tekočinskih tokov na veliko večjih/daljših krajevnih in časovnih skalah. Naša metoda omogoča vstavljanje kompleksnih molekul v atomistično domeno preko grobozrnatega opisa in dovoljuje izvajanje molekularnih simulacij v velekanoničnem statističnem ansamblu oziroma pod neravnovesnimi pogoji. Za teoretično obravnavo mikroskopskih sistemov izven ravnovesja uporabljamo teorije verjetnosti in statistično fiziko. Za njihov opis ni na voljo 'univerzalnega' matematičnega orodja, manjkajo tudi generični optimizacijski principi. V programu se bomo osredotočili na razvoj matematično-statističnih metod s ciljem iskanja odgovorov na izbrana fundamentalna odprta vprašanja statistične fizike, tako splošno teoretska kot računska (v smislu numeričnih metod) in aplikativna. Po analitični plati se bomo osredotočili na razvoj metod za študij funkcionalov posameznih trajektorij izven ravnovesja oz. v neravnovesnih stacionarnih stanjih. Razvite formalizme bomo aplicirali na izbrane probleme na področju teorije kondenzirane snovi, biofizike, biologije, (bio)kemije, farmacije in znanosti o materialih.
Pomen za razvoj znanosti
Učinkovita simulacija biomolekularnih sistemov je v veliki meri onemogočena zaradi velikega razpona krajevnih in časovnih velikostnih skal v teh sistemih. Dandanes simulacije takšnih sistemov izvajamo večinoma v posameznih velikostnih skalah z uporabo simulacijskih pristopov, kot je npr. simulacija molekulske dinamike.Znatni napredek računalniške tehnologije nam je omogočil izjemen fizikalni vpogled v dinamiko biomolekularnih sistemov. Kljub temu pa le napredek računalniške strojne opreme ni dovolj za dosego eksperimentalnih krajevnih in časovnih skal v teh sistemih. Zato je razvoj večskalnih simulacijskih metod, ki omogočajo učinkovito obravnavo različnih velikostnih skal povezanih z dinamiko biomolekularnih sistemov, ključnega pomena. Pri tem je posebno pomembna sklopitev različnih simulacijskih modelov in algoritmov. Ta sklopitev je predmet raziskovalnih naporov številnih raziskovalnih skupin po svetu in velja za eno od najpomembnejših področij za napredek računske fizike in kemije. V sklopu predlaganega programa bomo razvili vrsto večskalnih modelov vode in solnih raztopin, kot dveh najpomembnejših topil v biomolekularnih sistemih, kar bo omogočilo pohitritev biomolekularnih simulacij do enega velikostnega reda. Naši večskalni pristopi bodo premostili hidrodinamske pristope od atomistične do makroskopske skale in tako omogočili študij biofizikalnih pojavov, ki jih je sicer nemogoče obravnavati tako z vseatomističnimi kot tudi makroskopskimi in mezoskopskimi simulacijami. Teoretični opis fluktuacij v neravnovesni dinamiki je velik raziskovalni izziv v svetovnem merilu. Izjemni pomen razumevanja omenjenih fluktuacij je sicer poznan, vendar pa je področje še novo in relativno neraziskano. Dosežki na področju so tipično objavljeni v elitnih fizikalnih (npr. Phys. Rev. Lett.) in tudi splošnih znanstvenih revijah (Nature, Science, PNAS, idr.). Posebej pomembno je razumevanje povezave med detajli mikro- oz mezoskopske dinamike, meddelčnimi interakcijami ter statistiko funkcionalov trajektorij, ki lahko vodi do številnih prebojev v razumevanju neravnovesnih pojavov na številnih področjih. To področje je izrazito interdisciplinarno in vpeto med teoretično in matematično fiziko ter teoretično fizikalno kemijo. Relevantnost ter aktualnost predlaganih raziskav potrjuje tudi tesno sodelovanje članov raziskovalne skupine z vodilnimi evropskimi ter svetovnimi znanstveniki na področju. Medsebojno oplajanje idej ter prepletanje med temi disciplinami pa bo tudi v bodoče vir novih prebojev in napredka bazične znanosti. Razvoj na področju algoritmov za napovedovanje vezavnih mest na proteinih omogoča vpogled v način delovanja teh molekularnih strojev in je osnova za razumevanje načina vezave tako malih ligandov, na primer zdravilnih učinkovin, kot tudi bioloških makromolekul, to je proteinov in nukleinskih kislin. Novo izpeljane metode, ki omogočajo napovedovanje proteinskih vezavnih mest, so posebej obetavne, ker so raziskave interakcij med proteini zaradi napredka strukturne genomike v velikem razmahu. To delo je pomembno tudi za razvoj sodobnih metod sistemske biologije, s pomočjo katerih bo mogoče pojasniti sodelovanje med doslej na videz nepovezanimi proteini. Rezultat predlaganega raziskovalnega programa bodo nova orodja za modeliranje farmacvetsko zanimivih molekul, ki bodo prosto dostopna raziskovalcem prek našega spletnega strežnika ProBiS na naslovu http://probis.cmm.ki.si. Razviti pristopi bodo omogočali napovedovanje proteinskih ligandov in njihovo vrednotenje glede na energijo vezave z uporabo metod molekularnega modeliranja. Pričakujemo nove vpoglede v vezavo ligandov na proteine. Orodja bomo uporabili za reševanje odprtih problemov v farmaciji, na primer za razvoj protimikrobnih učinkovin. Nove molekularne tarče in razvoj novih učinkovin z delovanjem na te tarče predstavljajo izziv za raziskovalce na področju biomedicine. Rastoče število pacientov, obolelih od raka, kaže na nujno uvajanje novih zdravilnih učinkovin v terapijo.
Pomen za razvoj Slovenije
Uspešno delo naše programske skupine nam daje priložnost, da prenašamo naše znanje in izkušnje na druge uporabnike, iz raziskovalne sfere in iz industrije. Prav tako sodelujemo v pedagoškem procesu, z mentorstvom diplomskim in doktorskim študentom, in sodelujemo z uporabniki pri reševanju njihovih specifičnih problemov. Funkcionalna znanja, ki jih dobijo in razvijajo člani programske skupine so osnova, na kateri je možno tudi organizirati visokotehnološka podjetja. Rezultirajoče produkte je možno komercializirati in so lahko pomemben prispevek k ekonomičnemu izkoriščanju obstoječe infrastrukture na akademskih raziskovalnih inštitucijah. Novo znanje, ki ga bomo dobili pri izvajanju tega programa, bo prispevalo k nadaljnjemu razvoju farmacije, biotehnologije in biomedicine v Sloveniji. Posredno pa bo program vplival na nacionalno identiteto kot posledica objav znanstvenih dosežkov v mednarodnih revijah in patentih. Večskalne simulacijske metode, ki jih bomo razvili in uporabljali v okviru tega programa, bodo osnova za simulacijske študije farmacevtsko in medicinsko zanimivih biomolekularnih sistemov, uporabnih npr. pri ciljni dostavi zdravil. Ker člani programske skupine sodelujemo s slovensko farmacevtsko industrijo, t.j., z Lekom (Sandoz) in Krko, predvidevamo, da bodo rezultati naših raziskav potencialno zanimivi za farmacevtsko industrijo. V okviru programa bomo razvijali metode in izvajali računalniške večskalne simulacije biomolekularnih sistemov s sklapljanjem različnih numeričnih pristopov, npr. fino in grobozrnate simulacije molekulske dinamike kot tudi metod računske dinamike tekočin. Razvite metode uporabljamo tudi v pedagoške namene in popularizacijo raziskovalnega in študijskega področja. Člani projektne skupine smo tudi mentorji/somentorji pri različnih doktorskih disertacijah s področij: fizika, računalništvo, farmacija in kemija in predavatelji na Fakulteti za matematiko in fiziko UL. Rezultate raziskav bomo objavili v najboljših mednarodnih znanstvenih revijah in jih predstavili na mednarodnih in domačih znanstvenih konferencah. S tem bomo prispevali k razpoznavnosti Slovenije in povečanju ugleda slovenske znanosti. Razvoj bazične znanosti je eden od najpomembnejših nosilcev napredka in razvoja družbe v celoti, saj le-ta omogoča razvoj in napredek aplikativne znanosti in posledično tehnološki napredek. Razvoj splošnih principov neravnovesne dinamike lahko znatno pripomore k napredku področij izven domene fizike. Ustrezna implementacija inter- ter multidisciplinarnega razvoja bazične znanosti je eden izmed trendov sodobne znanosti, zato je pomembno, da Slovenija drži tempo evropskih ter svetovnih znanstvenih tokov. Predlagani program bo pomembno prispeval k visokokakovostnemu izobraževanju mladih raziskovalcev in drugih mladih znanstvenih kadrov (diplomantov, podoktorskih študentov ipd.).  Program zajema intenzivno sodelovanje s tujimi inštitucijami, zato ima za Slovenijo dodaten pomen v smislu prepoznavnosti in uveljavitvi države v mednarodnem znanstvenem prostoru. Program dela je usmerjen tudi v razvoj novih zdravilnih učinkovin do zaključka predklinične faze, kar je bilo v tem laboratoriju že uspešno izvedeno na različnih bioloških sistemih, pri katerih smo raziskovali encimske tarče in racionalno načrtovanje zaviralcev teh encimov iz različnih kemijskih strukturnih razredov. Sodelavci laboratorija sodelujejo pri pouku na Fakulteti za farmacijo in prenašajo aktualna znanja na študente. Prav tako v zadnjem času raste interes svetovnih farmacevtskih firm za intenzivno sodelovanje z inovativnimi raziskovalnimi skupinami iz akademskih laboratorijev. Tako sodelovanje je lahko osnova za ustanavljanje visokotehnoloških podjetij, kar je prioriteta v ekonomskem razvoju Republike Slovenije v 21. stoletju. Funkcionalna znanja, ki jih pridobijo in razvijajo mladi raziskovalci projektne skupine so osnova, na kateri se lahko taka biotehnološka podjetja razvijajo in organizirajo. Posredni pomen programa za utrjevanj
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2015, vmesno poročilo, zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2015, vmesno poročilo, zaključno poročilo
Zahtevana je potrditev
Zgodovina ogledov
Priljubljeno