S kombinacijo simulacij molekulske dinamike ter doma razvite simplektične metode ločene integracije smo uspešno razklopili posamezne prostostne stopnje molekul vode ter jih povezali z ustreznimi termostati. S tem smo omogočili obravnavo strukturnih, dinamičnih, spektralnih in hidratacijskih lastnosti vode pri katerikoli poljubni kombinaciji rotacijske, translacijske in vibracijske temperature. Povišana rotacijska temperatura vodnega medija je znatno ošibila hidratacijo polarnih molekul, nemonotono vplivala na hidratacijo ionskih zvrsti ter nekoliko ojačila hidratacijo nepolarnih zvrsti. Ker so proteini sestavljeni iz nabitih, polarnih in nepolarnih aminokislinskih preostankov, smo razvito metodologijo uporabili tudi za kritično ovrednotenje hipoteze, da celokupna ošibitev hidratacije proteina ter sprememba v krhkem ravotežju med hidratacijo različnih tipov aminokislinskih preostankov predstavljata verjetni mehanizem skozi katerega mikrovalvi spodbujajo agregacijo ter škodljivo zvijanje proteinov.
COBISS.SI-ID: 5014554
S kombinacijo teoretskih modelov za modelni opis makromolekul na različnih prostorskih in časovnih skalah lahko uspešno obravnavamo različne biokemijske probleme. V tem delu smo opisali razširitev večskalnega pristopa za obravnavo takih problemov, imenovanega MSCALE, ki smo ga vgradili v splošno uporabljan program za molekularne simulacije CHARMM. Modul, imenovan MSCALE, omogoča posplošitev seštevalne in odštevalne večskalne sheme pri QM/MM simulacijah ter tudi omogoča vključitev klasičnih potencialnih funkcij in večskalnih simulacijskih pristopov, kot so grobo zrnato modeliranje, model elastične mreže, Gaussianov mrežni model ter kombinacijo naštetih. MSCALE shema je popolnoma paralelizirana za vsak podsistem posebej kot neodvisen, a povezan račun. Ima tudi to prednost, da je enostavna za implementacijo. Ta novi pristop je vgrajen v perturbacijske pristope za izračune prostih energij in Hessianove metode ter uporablja periodičnost in simetrijo sistema, kar omogoča natančen izračun tlaka. Uporabnost novega pristopa smo pokazali na štirih primerih: (1) odštevalna in standardna QM/MM metoda, (2) izračun proste energije za primer več potencialnih funkcij, (3) vključitev tega modula v programa za molekularno modeliranje, AMBER modul SANDER in TINKER, kar omogoča uporabo njihovih potencialnih funkcij pri simulacijah s CHARMM-om in (4) dvojna uporaba, to je večskalno in vseatomsko uporabo pristopov analize po normalnih načinih nihanja. S tem pristopom smo razvili tako nova matematična orodja za simulacije makromolekul kot odprli nova obzorja njihove uporabe.
COBISS.SI-ID: 4653594
Poznavanje vezavnih mest na proteinih je predpogoj za razvoj novih inhibitorjev proteinskih interakcij. V treh objavljenih člankih na to temo v letu 2010 (Bioinforamtics, Nucleic Acids Res. in J. Chem. Inf. Model.) smo kot prvi pokazali, da so proteinska vezavna mesta strukturno ohranjena. Razvili smo nov algoritem ProBiS za napovedovanje vezavnih mest na proteinih, ki išče ohranjenost površinskih struktur in fizikalno-kemijskih lastnosti v strukturno sorodnih proteinih. Našli smo dobro ujemanje napovedanih vezavnih mest z dejanskimi. Naš algoritem za iskanje strukturne ohranjenosti v množici sorodnih proteinov je uporaben za napovedovanje vezavnih mest na proteinih. Razvili smo tudi spletni strežnik ProBiS, dostopen na http://probis.cmm.ki.si, na voljo širokemu krogu uporabnikov, v katerem so združene metode, opisane v prej navedenih publikacijah. S temi objavami smo se avtorji postavili ob bok najbolj upoštevanim sorodnim raziskovalnim skupinam s celega sveta.
COBISS.SI-ID: 4395802
Razvili smo nove algoritme za napovedovanje proteinskih vezavnih mest na osnovi lokalnih strukturnih podobnosti proteinskih struktur. Za strukturne sosede smo uporabili več kot 60 000 struktur iz PDB baze oziroma več kot 300 000 verig nevezanih proteinskih struktur. Rezultirajoče strukturne podobnosti smo uporabili za napovedovanje proteinskih vezavnih mest. Pokazali smo, da je s pomočjo lokalnih strukturnih podobnosti mogoče napovedati proteinsko vezavno mesto neodvisno od njegovega zvitja.
COBISS.SI-ID: 4491290
Pokazan je obstoj semiregularnih avtomorfizmov v grupah fulerenov in opisana družina fulerenskih grafov s pomočjo semiregularnih avtomorfizmov in grup avtomorfirzmov.
COBISS.SI-ID: 4178202