Doktorska disertacija
Računanje elektrostatskega potenciala okrog proteinov
Ogledi: 8 | Prenosi: 8
Povzetek
3-dimenzionalna struktura (makro)molekul je interpretacija merjenih podatkov. V primeru kristaliziranih
molekul, gre pri tem za interpretacijo difrakcijskega vzorca kristalne mreže pridobljene s sipanjem
rentgenskih žarkov na atomih v kristalu. Na srednji resoluciji difrakcijskih podatkov (2Å in nižje) smo
pokazali, da povprečena elektronska gostota izračunana iz serije brcnjenih modelov lahko zmanjša šum in
tako omogoča lažjo, ter bolj pravilno interpretacijo elektronske gostote.
Če so molekule v kristalu zelo dobro urejene lahko izmerimo podatke zelo visokih ločljivosti (nad
0.6Å ). Pri višjih resolucijah, pa meritve vsebujejo tudi podatke, ki razkrivajo razporeditev gostote ne le za
notranje orbitale, temveč tudi sliko gostote elektronskih oblakov kovalentnih in aromatskih vezi - to je
območja kemijskih reakcij. Da pa bomo lahko približali interpretacijo eksperimentalnih podatkov s
teoretično kvantno mehanskimi računi smo razvili metodo; “koeficienti valovne funkcije” (WFC). WFC
elektronska gostota se izračuna iz ene "kvazi-molekularne orbitale", ki je vsota vseh atomarnih orbital v
molekuli. Trenutni model, ki je analogen kvantno mehanskemu modelu na Hartee-Fock ravni ne upošteva
učinkov termičnega gibanja atomski jeder. Z metodo WFC smo izračunali eksperimentalni eklektrostski
potencial. Ker 3-dimenzionalne strukture makromolekul v kristalu določene pri še tako visokih ločljivostih
ne vsebujejo pozicij vseh posameznih molekul topila, niti njihove natančne kemijske sestave, je najbolj
smiselna rešitev za upodabljanje elektrostatskega potenciala reševanje Poisson-Boltzmannove enačbe.
Pisson-Boltzmannov model upošteva, oziroma opisuje razporeditev molekul topila. Parcialne naboje, ki
smo jih prilagajali (vsota najmanjših kvadratov) eksperimentalnem elektrostskemu potencialu, smo
uporabili za vhodni podatek pri reševanju Poisson-Boltzmannove enačbe. Pri modelu proteina lahko
opazimo velike fluktuacije prilagajanih nabojev glavne verige in s tem veliko polarizabilnost aminokislin v
proteinskih strukturah.