Search
Search results for: dynamika molekularna
-
Dynamika molekularna oddziaływań przeciwgrzybowych heptaenów aromatycznych i ich izomerów all-trans ze sterolami w błonach lipidowych
PublicationAromatyczne heptaeny (AH) należą do grupy makrolidów polienowych o działaniu przeciwgrzybowym. Antybiotyki z tej grupy były pierwszymi, które zostały wykorzystane w terapii układowych infekcji grzybiczych. Amfoterycyna B (AmB) oraz nystatyna, czyli niearomatyczni przedstawiciele makrolidów heptaenowych, mają istotne znaczenie kliniczne w leczeniu, odpowiednio, grzybic wewnętrznych i zewnętrznych. Molekularne podstawy mechanizmu...
-
MM/PBSA analysis of molecular dynamics simulations of bovine beta-lactoglobulin: free energy gradients in conformational transitions?
PublicationPraca dotyczy pH zależnych zmian konformacyjnych EF pętli beta-laktoglobuliny. Zmiany te są śledzone za pomocą metod obliczeniowych chemii (dynamika molekularna oraz metody MM/PBSA).
-
Obtaining ionic forces by the total-energy tight-binding method
PublicationZastosowanie metody ciasnego wiązania w sformułowaniu nieortogonalnym do obliczania sił atomowych w symulacji metodą dynamiki molekularnej pozwala na stworzenie modelu charakteryzującego się lepszą przenośnością, w porównaniu z potencjałami empirycznymi, którymi posługuje się tradycyjna dynamika molekularna. W niniejszej pracy przedstawiono szczegółowo sposób obliczenia pochodnych elementów macierzy Hamiltona i macierzy nakładania...
-
WILiŚ Budownictwo Fizyka I
e-Learning CoursesElementy algebry wektorów i analizy matematycznej. Równania ruchu. Transformacje Galileusza. Zasady mechaniki newtonowskiej. Ruch ciała o zmiennej masie. Nieinercjalne układy odniesienia. Siły bezwładności. Dynamika układu punktów materialnych. Ruch środka masy. Praca energia moc. Ruch obrotowy bryły sztywnej. Masowe momenty bezwładności. Prawo Steinera. Ruch drgający drgania swobodne, tłumione i wymuszone. Rezonans. Ruch falowy....
-
Cezary Czaplewski prof. dr hab.
People -
Beata Adamczak dr inż.
People -
Brittle fracture of 100-, 110-, 111-oriented Cu crystals: MD vs. TB/MD approach
PublicationPrzeprowadzono wieloskalowe symulacje nanoindentacji miedzi nieskończenie twardym narzędziem, przy zastosowaniu metody dynamiki molekularnej, z siłami liczonymi na bieżąco w formalizmie ciasnego wiązania (TB). Przedstawiono wyniki dla trzech orientacji krystalicznych podłoża. Badano efekt dołączenia obliczeń TB na siłę normalną odczuwaną przez narzędzie i na przemieszczenia atomów podłoża, przez porównywanie z symulacją czystą...
-
Hydration of simple amides. FTIR spectra of HDO and theoretical studies
PublicationZastosowano metodę ważonych widm różnicowych do opisu hydratacji amidów w roztworach wodnych: formamidu, N-metyloformamidu, N,N-dimetyloformaidu, acetamidu, N-metyloacetamidu, N,N-dimetyloacetamidu. Narzędziem wspomagającym interpretację wyników eksperymentalnych są struktury agregatów solwatacyjnych wokół cząsteczki substancji rozpuszczonej uzyskane na podstawie obliczeń teoretycznych metodą ab initio z korelacją elektronową...
-
Two-particle entropy and structural ordering in liquid water
PublicationEntropies of simple point charge (SPC) water were calculated over the temperature range 278-363 K using the two-particle correlation function approximation. Then, the total two-particle contribution to the entropy of the system was divided into three parts, which we call translational, configurational, and orientational. The configurational term describes the contribution to entropy, which originates from spatial distribution of...
-
Structural and dynamic properties of water within the solvation layer around various conformations of the glycine-based polypeptide
PublicationSeveral conformations of the solvated glycine-based polypeptides were investigated using molecular dynamics simulations. Some properties of water in the neighbouring space around these molecules were investigated. It was found, that water forms a well-defined layer - the first solvation shell - around the peptide molecule, and thickness of this layer is independent of the peptide structure, and it equals to approximately 0.28 nm....
-
Entropy of water calculated from harmonic approximation: estimation of the accuracy of method
PublicationSome molecular dynamics simulations were performed for liquid TIP4P and SPC water at a constant density (1.00 g/cm(3)) and within the temperature range of 5-90 degrees C. By using harmonic approximation, both the entropy of water S-H and the specific heat c(v) were calculated, and the results were compared to literature data. It was found that harmonic approximation overestimates absolute entropy of TIP4P water by 5.6 J/mol K (similar...
-
Fast dynamics in the optical storage with Langmuira-Blodgett films of a diazocrown ether molecule
PublicationMolekuły z resztą azobenzenu badano z punktu widzenia licznych aplikacji wykorzystujących cykle fotoizomeryzacji trans-cis-trans, wiodących do uporządkowania cząsteczek, a nawet do transportu masy w mikroskali. Ważnym ograniczeniem dla tych materiałów jest powolna dynamika procesu porządkowania, wymagającego molekularnych przekształceń. W tej pracy informujemy o filmach Langmuira-Blodgett (LB) pochodnej eteru azokoronowego (29-membered...
-
Structure of liquid gold from tight-binding driven molecular-dynamics
PublicationPraca przedstawia wyniki symulacji ciekłego złota w nadkomórce periodycznej przy użyciu stworzonego przez autorów programu komputerowego, za pomocą połączonych metod dynamiki molekularnej (MD) i ciasnego wiązania (TB). Omówiono strukturę tak symulowanej cieczy, porównując ją z dostępnymi danymi doświadczalnymi oraz wynikami innych symulacji, pod kątem radialnej i kątowej funkcji rozkładu i elektronowej gęstości stanów.A tight-binding...
-
Degradation of a nano-cutting tool: an MD simulation
PublicationW pracy przedstawiono wyniki symulacji wielokrotnego oddziaływania realistycznie ukształtowanego ostrza tnącego z modelowym, nieskończenie twardym ziarnem, przy zastosowaniu metody dynamiki molekularnej. Ostrze składało się z kilkuset tysięcy atomów metalu fcc, traktowanego za pomocą potencjału Suttona-Chena, przesuwane było ze stałą prędkością 20 m/s. Obserwowane deformacje plastyczne pojawiające się na skutek kontaktu ostrza...
-
Molekularne aspekty aktywności biologicznej amfoterycyny B i jej pochodnych o podwyższonej selektywności - badania z zastosowaniem metod chemii obliczeniowej
Publication -
Quantum-classical calculations of the nanomechanical properties of metals
PublicationTradycyjnie symulacje komputerowe układów w skali atomowej prowadzone są przy użyciu klasycznej metody dynamiki molekularnej (MD) bądź kwantowych metod ab initio. Główną wadą ujęcia klasycznego jest jego empiryczna natura, a co za tym idzie - niewielka przenośność, jego prostota natomiast pozwala na przeprowadzanie symulacji układów zawierających miliony atomów. W wyniku zastosowania metod kwantowych otrzymuje się bardziej wiarygodne...
-
Effects of Urea and Trimethylamine-N-oxide on the Properties of Water and the Secondary Structure of Hen Egg White Lysozyme
PublicationW celu określenia sposobu hydratacji mocznika i N-tlenku trimetyloaminy, wykorzystano spektroskopię oscylacyjną FTIR. Dane eksperymentalne, otrzymane z pomiarów widm oscylacyjnych wody półciężkiej (HDO) rozcieńczonej izotopowo w wodnych roztworach badanych związków, analizowane były za pomocą "metody widm różnicowych". Strukturalno-energetyczna charakterystyka wody zaburzonej przez cząsteczki osmolitów wskazuje, że woda zaburzona...
-
Influence of a lipid bilayer on the conformational behavior of amphotericin B derivatives - A molecular dynamics study.
PublicationAmphotericin B (AmB) is an effective but very toxic antifungal antibiotic. In our laboratory a series of AmB derivatives of improved selectivity of action was synthesized and tested. To understand molecular basis of this improvement, comparative conformational studies of amphotericin B and its two more selectivederivatives were carried out in an aqueous solution and in a lipid membrane. These molecular simulation studies revealed...
-
Combining tight-binding and molecular dynamics methods to model the behaviour of metals in the plastic regime
PublicationOpisujemy zastosowanie metody dwuskalowej (kwantowo-klasycznej) w zastosowaniu do metali. Region energetycznie najważniejszy jest traktowany kwantowo, podczas gdy reszta układu jest traktowana klasycznie. Wprowadzamy własną implementację metody oraz przedstawiamy uzyskane wyniki dla metali.
-
Interactions of amphotericin B derivatives with lipid membranes - a molecular dynamics study
PublicationW pracy analizowano oddziaływanie dwóch nisko-toksycznych pochodnych amfoterycyny B (związki SAmE i PAmE) z modelami błon lipidowych. Badania wykonane zostały za pomocą dynamiki molekularnej. Modele błon oprócz fosfolipidów DMPC zawierały odpowiednio cholesterol (model błony zwierzęcej) lub ertosterol (model błony grzybowej). Analiza wyników wykazała, że obie pochodne amfoterycyny B zachowują się inaczej w błonie cholesterolowej...
-
Właściwości otoczki hydratacyjnej wokół różnych konformacji poliseryny - analiza wyników dynamiki molekularnej
PublicationRozpuszczalnik w istotny sposób wpływa na preferencje peptydu do przyjmowania określonej struktury drugorzędowej. Przykładem tego może być fakt, iż w przypadku polialaniny stabilność konformacji helikalnej w wodzie jest niższa aniżeli w próżni, podczas gdy w przypadku poliseryny mamy do czynienia ze zjawiskiem odwrotnym. W celu lepszego zrozumienia tego zjawiska badano właściwości otoczek hydratacyjnych dookoła czterech konformacji...
-
Właściwości otoczki hydratacyjnej wokół β-warstw o zróżnicowanym składzie aminokwasowym - analiza wyników dynamiki molekularnej
Publicationβ-warstwa to jedna z najczęściej spotykanych struktur drugorzędowych w białkach. Jak dotąd mechanizmy rządzące ustrukturyzowaniem wody w warstwie solwatacyjnej wokół tej struktury są słabo poznane [1]. W celu lepszego zrozumienia zjawiska hydratacji wokół struktur o konformacji β-warstwy przeprowadzono analizę wyników pochodzących z symulacji metodą dynamiki molekularnej β-warstw składających się z 8 równoległych nici o różnym...
-
Charakterystyka otoczki solwatacyjnej białka przeciwdziałającego zamarzaniu wody
PublicationWiele organizmów rozwinęło oryginalne sposoby na radzenie sobie z niebezpieczeństwami związanymi z narażaniem na niskie temperatury. Istnieje np. szczególna grupa białek powstrzymujących wzrost zarodków krystalizacji wody. W budowie analizowanego tu białka wskazać można trzy powierzchnie: jedną wiążącą się do lodu oraz dwie pozostające w kontakcie z wodą w stanie ciekłym. Przedmiotem tej pracy było opisanie struktury wody sąsiadującej...
-
Hydratacja domeny katalitycznej kinezyny
PublicationKinezyna należy do białek zwanych motorami molekularnymi, które są zdolne do wykonywania pracy mechanicznej. Konwencjonalna kinezyna wyposażona jest w dwie domeny motoryczne. Potrafi ona poruszać się w uporządkowany sposób przemieszczając się po szlakach wyznaczanych przez tzw. mikrotubule, które tworzone są przez białko tubulinę. Jej rola polega m.in. na transporcie białek i organelli komórkowych. Naturalnym środowiskiem działania...
-
Structural properties of hydration shell around various conformations of simple polypeptides
PublicationIn this paper we investigate structural properties of water within the solvation shell around the peptide core created by a well-defined conformation of polypeptide chain. The following secondary structures are investigated: linear (straight chain), and three helices PII (polyproline-like), 310, and α. We propose using the two-particle contribution to entropy as a rational measure of the water structural ordering within the solvation...
-
The hydrogen bond network structure within the hydration shell around simple osmolytes: Urea, tetramethylurea, and trimethylamine-N-oxide, investigated using both a fixed charge and a polarizable water model
PublicationDespite numerous experimental and computer simulation studies, a controversy still exists regarding the effect of osmolytes on the structure of surrounding water. There is a question, to what extent some of the contradictory results may arise from differences in potential models used to simulate the system or parameters employed to describe physical properties of the mixture and interpretation of the results. Bearing this in mind,...
-
Metoda głównych składowych w analizie wyników otrzymanych za pomocą dynamiki molekularnej
PublicationMetoda głównych składowych (ang. principal component analysis, PCA) jest jednym z najpopularniejszych statystycznych narzędzi do wielowymiarowej analizy dużego zestawu danych. Pozwala ona na przekształcenie danego zbioru wzajemnie skorelowanych cech (zmiennych) w nowy układ cech wzajemnie nieskorelowanych (tzw. głównych składowych), który jest porównywalny z układem pierwotnym - zastosowanie PCA upraszcza więc w znaczny sposób...
-
Interaction of amphotericin B with phospholipids in the model membrane - molecular dynamics study.
PublicationAmfoterycyna B jest antybiotykiem używanym w leczeniu układowych infekcji grzybowych. Jej mechanizm działania polega na tworzeniu kanałów wewnątrz błon lipidowych. W przedstawianej pracy publikowane są wyniki symulacji przeprowadzonej dynamiką molekularną monomerycznej i dimerycznej formy antybiotyku wewnątrz błony lipidowej zbudowanej z cząsteczek DMPC. Wyniki te wskazują, że powinowactwo cząsteczek amfoterycyny wewnątrz dimeru...
-
Molecular aspects of the interaction between amphotericin B and a phospholipid bilayer: molecular dynamics studies.
PublicationAmfoterycyna B jest antybiotykiem z grupy polienów makrolidowych. Stosowany jest on w leczeniu układowych infekcji grzybowych. Wiadomo że związek ten oddziałuje ze składnikami błon lipidowych i tworzy kanały. W przedstawianej pracy prezentowane są wyniki symulacji przeprowadzonej dynamiką molekularną układu składającego się z 200 cząsteczek lipidów DMPC i jednej cząsteczki amfoterycyny ułożonej na powierzchni błony. Z przeprowadzonej...
-
Molecular modelling of amphotericin B-ergosterol primary complex in water
PublicationBadano właściwości pierwotnego kompleksu amfoterycyny B z ergosterolem przy pomocy symulacji dynamiki molekularnej. Otrzymane w wyniku naszych symulacji rezultaty słabo odpowiadają postulowanym przez innych autorów modelom kompleksu antybiotyk-sterol. Z drugiej strony uzyskane geometrie nie są sprzeczne z wynikami eksperymentów biofizycznych dotyczących powstawania kompleksów w wodzie i w środowisku wodno-alkoholowym.
-
Molecular modelling of membrane sterols with the use of the GROMOS 96 forcefield
PublicationPodstawowym zadaniem tego projektu było udowodnienie zasadności stosowania pola siłowego GROMOS 96 do symulacji steroli błonowych metodą dynamiki molekularnej. Uzyskane wyniki jasno wskazują, że to pole siłowe bardzo dobrze nadaje się do symulacji silnie lipofilowych układów.
-
Solvation of N-methylformamide by ethanol: a comparison of molecular dynamics calculations with the experimental data
PublicationWykonano obliczenia metodami dynamiki molekularnej dla tytułowego układu. Rezultaty porównano z uzyskanymi wcześniej wynikami pomiarów termodynamicznych oraz wnioskami z nich wyciągniętymi.
-
Hybrid quantum-classical approach for atomistic simulation of metallic systems
PublicationThe learn-on-the-fly (LOTF) method [G. Csanyi et al., Phys. Rev. Lett. 93, 175503 (2004)] serves to seamlessly embed quantum-mechanical computations within a molecular-dynamics framework by continual local retuning of the potential's parameters so that it reproduces the quantum-mechanical forces. In its current formulation, it is suitable for systems where the interaction is short-ranged, such as covalently bonded semiconductors....
-
Central-force decomposition of spline-based modified embedded atom method potential
PublicationCentral-force decompositions are fundamental to the calculation of stress fields in atomic systems by means of Hardy stress. We derive expressions for a central-force decomposition of the spline-based modified embedded atom method (s-MEAM) potential. The expressions are subsequently simplified to a form that can be readily used in molecular-dynamics simulations, enabling the calculation of the spatial distribution of stress in...
-
Badanie, metodami dynamiki molekularnej, hydratacji domeny katalitycznej cząsteczki kinezyny oraz wpływu efektów hydratacyjnych na jej funkcjonalność motoryczną
PublicationCelem pracy było zbadanie właściwości wody solwatacyjnej wokół domeny motorycznej kinezyny oraz pomiędzy kinezyną a dimerem tubulinowym. Ponadto, analizowany był wpływ rozpuszczalnika na siłę generowaną przez szyjkę łącznikową kinezyny. Dane otrzymane zostały z użyciem symulacji komputerowych. Odkryto liniową korelację pomiędzy współczynnikami dyfuzji wody solwatacyjnej i ruchliwością sąsiadujących atomów białka. Wpływ wody na...
-
Mechanochemical Energy Transduction during the Main Rotary Step in the Synthesis Cycle of F1-ATPase
PublicationF1-ATPase is a highly efficient molecular motor that can synthesize ATP driven by a mechanical torque. Its ability to function reversibly in either direction requires tight mechanochemical coupling between the catalytic domain and the rotating central shaft, as well as temporal control of substrate binding and product release. Despite great efforts and significant progress, the molecular details of this synchronized and fine-tuned...
-
Interaction of cisplatin and two potential antitumoral platinum(ii) complexes with a model lipid membrane: a combined NMR and MD study
PublicationIn this study, the interaction of cisplatin (1) and two potential antitumoral Pt(II) complexes (2 and 3) with a model DMPC bilayer was investigated by multinuclear NMR spectroscopy and MD simulations in order to understand its implication for the different antitumoral properties shown by the three complexes. In particular, 31P, 13C and 2H solid state NMR experiments were performed to obtain information on the phase structure, phase...
-
Molecular basis of the osmolyte effect on protein stability: a lesson from the mechanical unfolding of lysozyme
PublicationOsmolytes are a class of small organic molecules that shift the protein folding equilibrium. For this reason, they are accumulated by organisms under environmental stress, and find applications in biotechnology where proteins need to be stabilized or dissolved. However, despite years of research, debate continues over the exact mechanisms underpinning the stabilizing and denaturing effect of osmolytes. Here, we simulated the mechanical...
-
Molecular hydrogen solvated in water – A computational study
PublicationThe aqueous hydrogen molecule is studied with molecular dynamics simulations at ambient temperature and pressure conditions, using a newly developed flexible and polarizable H2 molecule model. The design and implementation of this model, compatible with an existing flexible and polarizable force field for water, is presented in detail. The structure of the hydration layer suggests that first-shell water molecules accommodate the...
-
Structure and properties of liquid Al–Cu alloys: Empirical potentials compared
PublicationWe report on the structure and mass transport properties of liquid Al–Cu alloys predicted by two recently-developed empirical many-body potentials: MEAM (Jelinek et al., 2012) and EAM-ADP (Apostol and Mishin, 2011), and by the well-known Gupta potential. Total and partial pair correlation functions, angular distribution functions, densities, coordination numbers and self-diffusion coefficients are compared with published experimental...
-
Correlated Particle Motion and THz Spectral Response of Supercritical Water
PublicationMolecular dynamics simulations of supercritical water reveal distinctly different distance-dependent modulations of dipolar response and correlations in particle motion compared to ambient conditions. The strongly perturbed H-bond network of water at supercritical conditions allows for considerable translationaland rotational freedom of individual molecules. These changes give rise to substantially different infrared spectra and...
-
Hydration of amino acids: FTIR spectra and molecular dynamics studies
PublicationThe hydration of selected amino acids, alanine, glycine, proline, valine, isoleucine and phenylalanine, has been studied in aqueous solutions by means of FTIR spectra of HDO isotopically diluted in H2O. The difference spectra procedure and the chemometric method have been applied to remove the contribution of bulk water and thus to separate the spectra of solute-affected HDO. To support interpretation of obtained spectral results,...
-
Molecular dynamics simulations of the growth of poly (chloro-para-xylylene) films.
PublicationParylene C, poly(chloro-para-xylylene) is the most widely used member of the parylene family due to its excellent chemical and physical properties. In this work we analyzed the formation of the parylene C film using molecular mechanics and molecular dynamics methods. A five unit chain is necessary to create a stable hydrophobic cluster and to adhere to a covered surface. Two scenarios were deemed to take place. The obtained results...
-
Nanomechanical Properties of Metallic fcc Nanorods from Molecular Simulations with the Sutton-Chen Potential
Publication -
Are stabilizing osmolytes preferentially excluded from the protein surface? FTIR and MD studies
PublicationInteractions between osmolytes and hen egg white lysozyme in aqueous solutions were studied by means of FTIR spectroscopy and molecular dynamics. A combination of difference spectra method and chemometric analysis of spectroscopic data was used to determine the number of osmolyte molecules interacting with the protein, and the preferential interaction coefficient in presented systems. Both osmolytes – L-proline and trimethylamine-N-oxide...
-
Characteristics of hydration water around hen egg lysozyme as the protein model in aqueous solution. FTIR spectroscopy and molecular dynamics simulation
PublicationW niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące hydratacji białka modelowego - lizozymu z jaja kurzego w roztworze wodnym. Wiodącą techniką stosowaną w badaniach była spektroskopia oscylacyjna FTIR z zastosowaniem techniki rozcieńczenia izotopowego wody półciężkiej HDO w roztworze wody zwykłej. Analiza widma HDO przy pomocy "metody widm zaburzonych" pozwoliła na wyizolowanie widma wody zaburzonej przez lizozym, a tym samym...
-
Anisotropic mechanical behavior and auxeticity of penta-graphene: Molecular statics/molecular dynamics studies
PublicationWe investigate the mechanical properties of penta-graphene (PG), a recently proposed two-dimensional carbon allotrope using atomistic simulation techniques combined with the empirical description of interatomic interactions. We report on the dependence of its three in-plane mechanical moduli (i.e. Young's modulus, Poisson's ratio and shear modulus) on the deformation direction, strain and temperature. We show that PG displays a...
-
Anion–water interactions of weakly hydrated anions: molecular dynamics simulations of aqueous NaBF4 and NaPF6
PublicationIn aqueous ionic solutions, both the structure and the dynamics of water are altered dramatically with respect to the pure solvent. The emergence of novel experimental techniques makes these changes accessible to detailed investigations. At the same time, computational studies deliver unique possibilities for the interpretation of the experimental data at the molecular level. Here, using molecular dynamics simulations, we demonstrate...
-
Membrane Sterols Modulate the Binding Mode of Amphotericin B without Affecting Its Affinity for a Lipid Bilayer
PublicationMembrane-active antibiotics are known to selectively target certain pathogens based on cell membrane properties, such as fluidity, lipid ordering, and phase behavior. These are in turn modulated by the composition of a lipid bilayer and in particular by the presence and type of membrane sterols. Amphotericin B (AmB), the golden standard of antifungal treatment, exhibits higher activity toward ergosterol-rich fungal membranes, which...
-
Molecular dynamics simulations reveal the balance of forces governing the formation of a guanine tetrad—a common structural unit of G-quadruplex DNA
PublicationG-quadruplexes (G4) are nucleic acid conformations of guanine-rich sequences, in which guanines are arranged in the square-planar G-tetrads, stacked on one another. G4 motifs form in vivo and are implicated in regulation of such processes as gene expression and chromosome maintenance. The structure and stability of various G4 topologies were determined experimentally; however, the driving forces for their formation are not fully...