В курсе излагаются основные сведения из биоинформатики, методы гомологического и de novo моделирования структуры белков, основы метода молекулярной механики/динамики

Список всех тем лекций

Лекция 1. Вводная лекция.
Как устроено вещество Для чего нужны модели? Дизайн в моделировании Масштабы в моделировании Компьютер в моделировании PyMOL Выборки в PyMOL Трассировка лучей в PyMOL Анимация в PyMOL Моделирование и редактирование в PyMOL

Лекция 2. Хемоинформатика.
Активные молекулы Свойства лекарства Как искать активные молекулы Особенности деятельности фарм-производителей Комбинаторная химия Компьютерное представление молекул Линейное представление молекул, SMILES Линейное представление молекул, InChI Дескрипторы, правило Липински Моделирование и редактирование в PyMOL

Лекция 3. Введение в квантовую химию.
Что такое квантовая химия? Волновая функция Уравнение Шредингера Атомные единицы Одноэлектронный атом Многоэлектронный атом Приближение Борна-Оппенгеймера Атом гелия Расчёт энергии для молекулы водорода Особенность квантовой природы электрона "Общая схема квантовой химии"

Лекция 4. Квантовая химия (продолжение).
Краткая выжимка предыдущей лекции Принцип Паули и определитель Слейтера Метод самосогласованного поля, SCF Метод Хартри-Фока Метод Хартри-Фока для молекул Подход Рутхана-Хола Общая процедура счёта Базисные наборы Описания базисных наборов для программы GAUSSIAN Семи-эмпирические методы Приближение нулевого дифференциального перекрывания, ZDO Недостаток подхода Фока Метод конфигурационного взаимодействия Корреляция электронов Метод самосогласованного поля Теория функционала плотности, DFT Резюме

Лекция 5. Молекулярная механика биополимеров.
Основные положения молекулярной механики Силовые поля Типы атомов в силовых полях Потенциал для описания связи Потенциал валентного угла Потенциал торсионного угла Кросс-составляющие в силовых полях Нековалентные взаимодействия Электростатические взаимодействия Двойное обрезание Потенциал реакционного поля Суммирование Эвальда Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия Водородные связи Эффективный парный потенциал Модели воды Силовые поля с объединёнными атомами Молекулярная механика твёрдого тела

Лекция 6. Оптимизация геометрии молекулярной динамики.
Минимизация энергии и другие методы исследования поверхности потенциальной энергии Алгоритмы без использования производных Алгоритмы с использованием производных Минимумы, максимумы, стационарные точки Переходные состояния Методы поиска Проблемы обнаружения единичной конформации глобального минимума Введение времени и температуры в молекулярной механике Молекулярная динамика и метод Монте-Карло Основной принцип и алгоритмы молекулярной динамики Периодические граничные условия Список соседей Ограничения быстрых колебаний и способы увеличить шаг интегрирования Температура Контроль давления в системе Методология подготовки системы для МД Добавление воды в ячейку Молекулярная динамика и неявный растворитель Длина траектории МД

Лекция 7. Модификации молекулярной динамики.
Молекулярная динамика Гибридное моделирование Метод обмена репликами Коллективные переменные Метадинамика

Лекция 10. Расчёт свободной энергии.
Свободная энергия Методы сравнения Термодинамическая пертурбация Метод медленного роста Термодинамические циклы Расчёт абсолютного изменения свободной энергии Особенности применения методов Потенциал средней силы Пример "Быстрые" методы расчёта свободной энергии

Лекция 12. Свойства лигандов, построение лигандов, QSAR.
Описание молекул Распределение октанол/вода Молярная рефрактивность Топологические индексы Электронный эффект Создание выборки QSAR, выбор соединения Фрагментарное построение лигандов Реализация ковалентного связывания фрагментов

Лекция 13. Предсказание 3-D структуры белков.
Сравнительное моделирование Степень идентичности и сравнительное моделирование Поиск белка заготовки Построение остова Моделирование петель Моделирование боковых радикалов Проверка. Предсказание структуры белка Ab initio Мета серверы Заключение

Лекция 14. Поиск новых биоактивных молекул и докинг.
Докинг белок-лиганд Human Interactome Базы данных Поиск наименьшего ΔG Оценка производительности Функции оценки энергии связывания Поиск с низким разрешением Уточнение с высоким разрешением Пример докинга лиганда Алтьернативный подход

Лекция 15. Структура нуклеиновых кислот и хроматин.
Нуклеиновые кислоты Структура РНК Моделирование хроматина Моделирование ДНК на уровне пар оснований Метод HiC