| Data |
Inizio |
Fine |
Sintesi della lezione |
Luogo |
| 03/10/2023 |
14:00 |
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Note introduttive. Definizione di Molecular Modeling. Modello molecolare e suo significato.
Struttura e funzione delle biomolecole. Importanza della dinamica delle biomolecole nel detertminare la funzione. Esempi
Metodi seprimentali per risolvere la struttura di biomolecole. Protein Data Bank e Cambridge Structural Database. Metodi computazionali nello studio della struttura e della dinamica delle biomolecole.
Rappresentazione grafiche di molecole e macromolecole. Modelli stik, stick and ball, CPK, cartoon. Rappresentazione delle molecole mediante coordiate interne e coordinate cartesiane. Formato SMILES, PDB, MDL per la rappresentazione dei modelli molecolari e biomolecolari. |
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| 10/10/2023 |
14:00 |
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Rappresentazione della superficie molecolare: superficie di van der Waals e superficie accessibile al solvente.
Struttura molecolare dalla conversione in 3D di una struttura 2D. Strutture di biomolecole dal Protein Data Bank. Glicani e glicoproteine. Costruzione della struttura del DNA ed RNA in base alla sequenza delle basi azotate.
Esercitazione al calcolatore: a) conversione di strutture 2D in 3D mediante specifici software c) utilizzo di database per ottenere strutture 3D di molecole biologicamente attive, b) analisi della struttura del complesso mioglobina-CO mediante l'uso di programmi di visualizzazione molecolare. |
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| 17/10/2023 |
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Esercitazione al calcolatore: Analisi della struttura del complesso DNA-doxorubicina. Analisi del complesso inibitore-Mpro del virus SARS-Cov2 |
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| 24/10/2023 |
14:00 |
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Metodi quantomeccanici. Definizione di funzione d'onda, equazione di Schroedinger, orbiatli atomici. Proprietà molecolare da calcoli quantomeccanici: densità elettronica e densità di spin, potenziale elettrostatico, spettri vibrazionali di una molecola.
Meccanica Molecolare; definizione di force field e funzioni di energia potenziale. Force Field: termini di legame nella funzione di energia potenziale e termini di non legame. Funzione di Lennard Jones. Descrizione del legame idrogeno mediante funzioni di Lennard Jones.
Cariche atomiche parziali e loro derivazione. Force Field united-atoms. |
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| 31/10/2023 |
14:00 |
17:00 |
Superficie di energia potenziale e minimizzazione dell'energia di una molecola. Ricerca dei minimi relativi sulla superficie di energia potenziale. Principali algoritmi per la ricerca delle strutture di minima energia. Introduzione al sistema operativo LINUX e di alcuni comandi per il trasferimento di files su PC in remoto. |
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| 07/11/2023 |
14:00 |
17:00 |
Esercitazione di meccanica molecolare. Studio della stabilità relativa dei conformeri del cicloesano monosostituito. Minimizzazione delle energie delle strutture dei conformeri del cicloesano mediante l’utilizzo del programma GROMACS e del force field OPLS-AA. |
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| 21/11/2023 |
14:00 |
17:00 |
Simulazioni di dinamica molecolare, equazioni del moto di Newton e loro integrazione. Scelta del time step nelle simulazioni di dinamica molecolare. Contraints e restraints. Boudaries e Periodic Boundary Conditions, minimum image convention.
Fasi di una simulazione di dinamica molecolare: i) preparazione del sistema da simulare, ii) equilibrazione, iii) fase di produzione, iv) analisi della traiettoria. Ensamble statitici: esempi. Simulazioni NVT ed NPT. Controllo della temperatura e della pressione nelle simulazioni di dinamica molecolare NPT: termostato e barostato di Berendsen.
Analisi delle traiettorie di una simulazione di dinamica molecolare. RDF, RMSD, RMSF, raggio di girazione, struttura secondaria. Discussione di alcuni articoli riguardati simulazioni di dinamica molecolare per lo studio di molecole biologicamente attive e della loro interazione con biomolecole. |
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| 28/11/2023 |
14:00 |
17:00 |
Analisi conformazionale delle molecole. Conformazione biologicamente attiva di una molecola. Ricerca delle conformazioni a minima energia: metodi systematic search,. Dinamica molecolare con restrains: Simulated annealing. Esempi
Introduzione alla progettazione razionale di molecole biologicamente attive. Agonisti e antagonisti. Fasi per la produzione di nuovi farmaci. Possibili approcci per la produzione di nuovi farmaci : i) prodotti naturali, ii) modifica di farmaci già esistenti, iii) processi di screening, iv) analisi di meccanismi fisiologici. Moderni metodi di screening: high-throughput screening (HTS).
Utilizzo dei metodi computazionali per la progettazione razionale di molecole biologicamente attive: ligand-based e structure-based drug design. Concetto di farmacoforo e utilizzo dei farmacofori nel ligand-based drug design. Cenni di Docking molecolare: Rigid e Flexible docking, concetto di "pose". Funzioni di score e valutazione dell'energia di interazione ligando recettore. Cenni di Virtual Screenig. Esempi dalla letteratura. |
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