Molekulárna dynamická simulácia
Hoci simulácie molekulárnej dynamiky (MD) sú široko používaným nástrojom v (bio)vedách, často nedokážu poskytnúť veritabilný popis konformácií a dynamiky simulovaných molekúl — čo je kľúčový predpoklad pre využitie MD na intuitívne interpretovanie takýchto vysokorozlišovacích experimentov. Tieto zlyhania možno do veľkej miery pripísať kvalite základných MD modelov (silových polí), ktorých zlepšovanie je bránené nedostatkom komplexného porovnania s experimentmi a zastaranými prístupmi, ako je ručné ladanie parametrov. Skupina pre modelovanie biomolekúl s vysokou vernosťou využíva prístupy otvorenej vedy na testovanie a optimalizačné metódy založené na dátach na zlepšenie biomolekulárnych silových polí. Usilujeme sa o to, aby sme takéto silovo-optimalizované MD urobili nástrojom pre integrovanú štruktúrnu biologiu: kombinovanie dát z viacerých experimentálnych techník na generovanie fyzikálne založených štruktúrnych modelov s vysokou vernosťou a realistickou štruktúrou a dynamikou. Tvrdím, že takýto prístup by mohol nakoniec vyvinúť MD do skutočného mikroskopu s rozlíšením v Ångströmoch.
Ako premeniť neprehľadné NMR signály na zrozumiteľný obraz pohybujúcich sa molekúl? Odpoveďou je „autofokus“ v molekulovej dynamike: systémové dolaďovanie simulácií tak, aby verne kopírovali experiment. Výsledkom sú dôveryhodné 3D videá s rozlíšením pod nanometer v priestore a pod nanosekundu v čase. Tohtoročná Nobelova cena v chémii zvýraznila prelom v predpovedaní štruktúr proteínov: z poradia aminokyselín vieme získať veľmi presný „statický“ tvar. Živé systémy však nie sú nehybné – molekuly sa neustále hýbu a menia konformácie. Kľúčová otázka preto znie: ako dostať sa od pevnej štruktúry k realistickým pohybom? NMR dáva nesmierne presné informácie o lokálnych pohyboch atómov, no signál pripomína „zoo píkov“, ktorú nemožno spoľahlivo rozlúštiť len okom. Molekulová dynamika (MD) zase ukazuje, ako sa molekuly hýbu v čase, ale štandardné simulácie nemusia data reprodukovať. Práve ich spojenie je miesto, kde sa dá kúzlo premeniť na nástroj.Od statických modelov k živej biológii
