CHARMM (Chemistry at HARvard Molecular Mechanics) je zmogljiv in razširjen programki paket za simulacije molekulskih sistemov. Razvoj programa poteka ze več kot 30 let predvsem za simulacije bioloških procesov, kot so reakcije in struktura v proteinih, peptidih, lipidih, nukleinskih kislinah, ogljikovih hidratov, manjših molekulskih sistemov, ki se uporabljajo kot zdravilne učinkovine. Vse te simulacije lahko potekajo v tekočini, kristalih ali v lipidnem okolju. Za študij bioloških procesov je v programu na voljo veliko računskih orodij, s katerimi lahko simuliramo konformacijske spremembe in njihov potek, izračunamo prosto energijo vezave, ali minimalno strukturo sistema na potencijalni energijski ploskvi in še mnogo drugih. Računi s programom CHARMM se lahko izvajajo z uporabo različnih energijskih funkcij in modelov od kvantnoklasičnih energijskih funkcij do čisto klasičnih energijski funkcij z upoštevanjem vseh atomov topila, ali pa z implicitnimi metodami za topila. Program je bil prirejen za različne računalniške sisteme tako serijske kot paralelne, in ga je možno izvajati na trenutno vseh dosegljivih računalniskih platformah, vključno z grafičnimi procesorji. Članek predstavlja pregled zmogljivosti CHARMM programa, ki so bile dodane od objave prvega članka iz leta 1983. Soavtor članka in soustvarjalec programa CHARMM (M. Hodoscek) želi posebej poudariti, da je bil ta članek in predvsem program CHARMM osnova za podelitev enemu izmed Nobelovih nagrajencev za kemijo v letu 2013 Martinu Karplusu.
COBISS.SI-ID: 4194586
V članku predstavimo aplikacijo metode simulacije s prilagodljivo resolucijo AdResS za solne raztopine. Večskalna metoda AdResS omogoča dinamično spreminjanje molekularne ločljivosti preko sklopitve atomističnih in grobozrnatih modelov tekočin. V ta namen razvijemo grobozrnate modele soli za uporabo s klasičnimi polji sil in izpeljemo termodinamske sila, ki omogočajo termodinamično ravnovesje molekul čez simulacijsko škatlo.
COBISS.SI-ID: 5301530
S pomočjo dostopnih strukturnih informacij vezave naravnega inhibitorja klorobiocina smo s kombinacijo farmakofornih modelov in eksperimentov molekulskega sidranja odkrili serijo substituiranih 4,5`bitiazolov z aktivnostjo v nizkem mikromolarnem območju. Vezavo tega razreda zaviralcev smo preverjali tudi z večimi biofizikanimi tehnikami: diferenčno dinamično fluorimetrijo, površinsko plazmonsko resonanco (SPR) in mikrotermoforezo (MST). Vezavo najmočnejšega zaviralca na protein smo potrdili tudi z metodo proteinske kristalografije (xray) in pri tem pokazali tudi na odlično ujemanje med eksperimentalno določeno vezavno geometrijo inhibitorja in in silico postavljenim modelom vezave.
COBISS.SI-ID: 4999450
S kombinacijo simulacij molekulske dinamike in doma razvite Split Integration Symplectic metode smo uspešno razklopili posamezne prostostne stopnje molekul vode ter jih povezali z odgovarjajočimi termostati. Na ta način smo omogočili razkritje strukturnih, dinamičnih, spektralnih in hidratacijskih lastnosti vode pri katerikoli poljubni kombinaciji rotacijskih, translacijskih ter vibracijskih temperatur.
COBISS.SI-ID: 5014554
Hidrofobni efekt(HE) se ponavadi povezuje z razmešanjem olja in vode pri pogojih okolja in igra vodilno vlogo pri določevanju strukture in stabilnosti biomolekularnih sistemov v vodni raztopini. Na molekularni skali je HE entropijskega izvora. Trenutno je v veljavi razlaga, da hidrofobni delci vnesejo red v vodo v okolju z zmanjšanjem volumna konfiguracijskega prostora, ki je dosegljiv vodikovim vezem. V tem članku pokažemo z rezultati računalniških simulacij, da ta tradicionalna slika, ki je zasnovana na povprečnih strukturnih lastnostih hidratacijske vode, konfiguracijskih lastnosti posameznih vodnih molekul in še do parskih korelacij, ni pravilna. Z analizo kolektivnih fluktuacij v vodnih gručah smo pokazali na povsem novo sliko HE, zasnovano na večdelčnih korelacijah, ki vplivajo na preklop vodikovih vezi med molekulami. Te korelacije nastanejo kot nelokalna kompenzacija zmanjšanih fluktuacij v lokalnih elektrostatskih poljih zaradi prisotnosti apolarnega topljenca. Predlagamo alternativno sliko, ki jo lahko formuliramo kot princip maksimizacije: eletrostatični šum, ki deluje na vodne molekule, je maksimiziran pri pogoju, da vsaka vodna molekula v povprečju ohranja toliko vodikovih vezi kot le lahko. V prisotnosti topljenca je maksimiziran elektrostatski šum rezultat nelokalnih fluktuacij v labilni mreži vodikovih vezi, kar povzroči močne korelacije med najmanj štirimi vodnimi molekulami
COBISS.SI-ID: 5094426