Microsoft Word 00 KeyNote Speakers Materiallar
IV INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE OF YOUNG RESEARCHERS
Yüklə 22,28 Mb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- IV INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE OF YOUNG RESEARCHERS
- Gülbahar R. MİRZƏYEVA hasanovarzuman@hotmail.com
|
IV INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE OF YOUNG RESEARCHERS 22
Qafqaz University 29-30 April 2016, Baku, Azerbaijan молекулярной динамики и пример использования кинематической модели для решения типовой задачи кинематики. Чтобы пояснить основную идею нашего подхода, рассмотрим общую структуру алгоритма метода молекулярной динамики на примере пакета GROMACS и сравним ее с блок-схемой кинематической модели:
А) Общая структура модели МД
Б) Структура кинематическоймодели Как видно из сравнения блок-схем, в обобщенной кинематической модели отсутствуют блоки, связанные с вводом силовых полей и расчета соответствующих градиентов, определяющих ускорения, действующие на частицы, роль которых играют атомы молекулы. В кинематической постановке задача сводится к заданию начальных условий, описывающих движение тела или системы тел, а дальнейшее движение определяется силами, заданными в задаче, при этом силы могут быть заданы в форме ускорений, в соответствии со вторым законом Ньютона. В задачах молекулярной динамики рассматриваются причины, а следовательно, и математические модели различных типов взаимодействий между атомами высокомолекулярных соединений, другими словами, важную роль играют причина возникновения сил взаимодействия. Описание механизмов взаимодействия здесь определяется заданием силовых полей, которые могут определяться как из «первых принципов», так и на основе экспериментальных данных. В нашей универсальной кинематической модели была реализована схема Б). При создании модели были реализованы как консольный вариант, так и вариант с визуальным программированием на базе Borland Builder 6. В качестве примера проведения компьютерного эксперимента рассмотрим следующую задачу: Камень брошен вертикально вверх с башни высотой 25 м. со скоростью 20 м/с. После достижения максимальной высоты, камень падает вниз вдоль своей же траектории, не ударяясь о башню, а затем ударяется о землю. Найти а) Максимальную высоту от точки бросания; б) Время достижения максимальной высоты; Эта задача является примером прямой задачи. Посредством входного файла вводятся исходные данные задачи. Выходной файл, файл траектории, содержит исчерпывающую информацию о движении тела, следовательно, содержит ответы на вопросы задачи. IV INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE OF YOUNG RESEARCHERS 23
Qafqaz University 29-30 April 2016, Baku, Azerbaijan Для примера, используя выходной файл траектории, определим ответы на вопросы задачи. Рассмотрим фрагмент файла, содержащий наивысшую точку траектории: ==================Current time ct=2.000037 ------- Particle #ip=0 x[0]=0.000001; y[0]=44.989559; vx[0]=0.000001; vy[0]=-0.000362; Отсюда видно, что максимум высоты достигается после значения высоты y=44.989559 м, при этом скорость тела уже через 1/1000 секунды становится отрицательной. Разумеется, уменьшив интервал времени итерации, можно получить заранее заданную точность. Аналитическое решение дает Hmax=45 м; Время достижения максимальной высоты можно определить из того же фрагмента файла траектории: текущее время, соответствующее максимальной высоте равно 2 секундам. Используя специально разработанные утилиты, аналогично системам, моделирующим молекулярную динамику, можно построить графическое изображение траектории движения тела, однако, для этой же цели можно использовать и готовые прикладные программы, например, MS EXCELL. Графическое изображение траектории с использованием данных файла траектории, полученное таким образом, приведено ниже:
ЭЛЕКТРОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СТРУКТУР АДРЕСНЫХ ФРАГМЕНТОВ МОЛЕКУЛ ГЕМОКИНИНА-1 ЧЕЛОВЕКА И ГЕМОКИНИНА-1 МЫШИ/КРЫСЫ Г.А.АГАЕВА Бакинский Государственный Университет gagayeva1@qu.edu.az АЗЕРБАЙДЖАН У.Т.АГАЕВА Институт Физических Проблем АЗЕРБАЙДЖАН
Флуктуации полярных групп в пределах пептидной молекулы в зависимости от заряда, электростатического поля или конформационного изменения играют важную роль в определении структуры и связывающих свойств молекулы. Было показано, что флуктуации атомных зарядов при конформационных изменениях достигают нескольких десятых единиц заряда электрона. Этот эффект является одним из проявлений электронно-конформационного взаимодействия и может вносить существенный вклад в изменение энергии взаимодействия между функциональными группами и в изменение реакционной способности молекулы. Электронное строение адресных пентапептидов молекул гемокининов-1 изучалось с помощью полуэмпирическиого метода квантовой химии CNDO, позволяющего количественно оценить суммарное влияние структурных изменений на распределение электронной плотности молекулы в целом и в любой ее части. Расчеты электронной структуры проводились с использованием комплекса сервисных программ HyperСhem v. 8.0, позволяющего проводить квантово-химические расчеты молекул методом CNDO. Для реализации поставленной цели необходимо решение задачи, которая предусматривает анализ полученных квантово- 0.1
0.2 0.3
0.4 0.5
IV INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE OF YOUNG RESEARCHERS 24
Qafqaz University 29-30 April 2016, Baku, Azerbaijan химическим методом величин, характеризующих электронное строение исследуемых молекул пентапептидамидов – эффективных зарядов и электронных плотностей на атомах, энергетических характеристик и дипольных моментов. Кроме этого, интересно было проследить изменение перечисленных параметров а, следовательно, и протоноакцепторной способности потенциального реакционного центра в молекулах в зависимости от электронной природы заместителя, т.е. замещения боковой цепи остатка фенилаланин (Phe) на радикал остатка тиразин (Tyr), который содержит присоединенную к бензольному кольцу гидроксильную группу.
Рис.1 Энергетически предпочтительная конформация адресного пентапептида гемокинина-1 человека (а) , распределение электронной плотности в данной конформации и (б) электростатический потенциал в данной конформации (зеленый цвет – положительная область, черный цвет – отрицательная область).
распределение электронной плотности в данной конформации (б) и электростатический потенциал в данной конформации (зеленый цвет – положительная область, черный цвет – отрицательная область).
Спиральные конформации пентапептидов реализуются взаимодействием пептидных групп остова, т.е. орбиталями карбонильной группы и неподеленных электронных пар атомов азота и кислорода, что приводит к высокой полярности таких молекул и лабильности их электронного строения при замещении и под влиянием межмолекулярных взаимодействий. Наличие в молекулах пентапептидамидов двух потенциально реакционно способных центров – атома кислорода карбонильной группы и атома азота аминогруппы – позволяет им в принципе образовывать два типа связей с молекулами донорами протона. На рис. 1 приведены распределение электронной плотности (б) и эквипотенциальная поверхность (в) в энергетически предпочтительной конформации адресного пентапептидного фрагмента гемокинина-1человека. В дальнейшем расчеты проводились только с оптимизацией
IV INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE OF YOUNG RESEARCHERS 25
Qafqaz University 29-30 April 2016, Baku, Azerbaijan геометрических параметров заместителя бензольного кольца, тем самым прослеживая влияние другого заместителя на распределение электронной плотности бензольного кольца. Электростатический потенциал молекул часто позволяет интерпретировать их электрофильные и нуклеофильные свойства м в основном и электронно-возбужденном состояниях. Электростатический потенциал чувствителен даже к малым изменениям молекулярной структуры.
Leu4-Met5NH2 молекул гемокинина-1 человека (ккал/моль). c-концевой адресный фрагмент Полная энергия
Эн ерги я связывания
Энергия изолированных атомов
Электр онная
энергия
Энергия взаимодействия остовов
Суммарный дипольный момент (Debay)
h HK-1 -271520 -24767 -246753 -2215709 194489 43
Таблица 2.Электронные характеристики глобальных конформаций C-концевого пентапептида Phe1-Tyr2-Gly3- Leu4-Met5NH2 молекулы гемокинина-1 мыши/крысы(ккал/моль). c-концевой адресный фрагмент Полная
Энергия Эн ерги я связывания
Энергия изолирован- ных атомов Электр онная
энергия
Энергия взаимодействия остовов
Суммарный дипольный момент (Debay)
r/m HK-1 -283089
-24990 -258099
-2297800 201474
45
Сравнение рассчитанных величин дипольных моментов двух исследуемых молекул, согласно таблицам 1 и 2 между собой показывает, что более высоким дипольным моментом обладает молекула пентапептида Phe1-Tyr2-Gly3-Leu4-Met5NH2, т.е. замещение атома водорода в бензольном кольце Tyr на гидроксильную группу –ОН увеличивает дипольный момент. Разница в значениях дипольных моментов рассматриваемых пентапептид амидов связана с различиями в их электронной природе, обусловленными присутствием в гидроксильной группе атомов кислорода, обладающего значительной величиной электроотрицательности. Таким образом, анализ зарядовых характеристик и электронной плотности на атомах пептидных групп исследуемых пентапептидамидов позволяет сделать вывод, что большей электронодонорной способностью обладают атомы кислорода карбонильной группы по сравнению с другими атомами молекул пентапептидамидов. По всей видимости наличие в пентапептидах высокозаряженных пептидных групп играет существенную роль в их реакционной способности, т.е. биологической активности.
IV INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE OF YOUNG RESEARCHERS 26
Qafqaz University 29-30 April 2016, Baku, Azerbaijan (Ag 2 S) 6 VƏ (Au 2 S) 6 NANOQURULUŞLARININ ENERGETİK PARAMETRLƏRİNIN TƏYİNİ Faiq H. PAŞAYEV, Arzuman Q. HƏSƏNOV, Günay S. ABBASOVA, Gülbahar R. MİRZƏYEVA hasanovarzuman@hotmail.com AZƏRBAYCAN Nanoquruluşların bir sıra xassələrin təcrübi tədqiqi zamanı müəyyən çətinliklər yaranır. Belə çətinliklərin bəzilərini nəzəri tədqiqatlar aparmaqla aradan qaldırmaq olar. İşdə (Ag2S)6 və (Au2S)6 nanohissəciklərin elektron quruluşunu Molekulyar orbitallar (MO) metodunun yarımempirik variantı olan Volfsberq – Helmhols (VH) metodu ilə tədqiqinə baxılmışdır. Nanoquruluşların xassələrini tədqiq etmək üçün Ui molekulyar orbitalların analitik ifadəsi məlum olmalıdır. MO LCAO yaxınlaşmasına əsasən Ui funksiyaları nanoquruluşdakı atomların χq atom orbitallarının xətti kombinasiyası şəklində axtarılır. Atom orbitalları olaraq eksponensial tipli funksiyalardan istifadə olunur. Belə funksiyalar olaraq Qauss və Sleyter funksiyaları götürmək olar. Müəyyən edilmişdir ki, Sleyter funksiyaları valent oblastda elektronun halına Qauss funksiyalarına nisbətən daha yaxşı təsvir edir. Hesablamalarda atom orbitalları kimi Sleyter funksiyalarından istifadə olunmuşdur [1]. Ui molekulyar orbitallarını qurmaq üçün Ag atomların 5s-,5px-, 5py-, 5pz- və Au atomlarının 6s-, 6px-, 6py-, 6pz- və S atomlarının 3s-, 3px-, 3py-, 3pz- valent atom orbitallarından istifadə olunmuşdur[2, 3, 4]. (Ag2S)n və (Au2S)n nanoquruluşlarında n-i tapmaq üçün =
(1) düsturundan istifadə edilir. “Kip qablaşdırılmış” zərrəciklər modelinə əsasən hesab olunur ki, Ag2S və Au2S-lər R-radiuslu sferanın içərisini doldururlar. h r - isə Ag2S və Au2S birləşmələrini içərisində saxlayan sferanın radiusudur (Şəkil 1).
rh-ı hesablamaq üçün atomların aşağıdakı kovalent radislarından istifadə edilmişdir: r , ;
r ,
r ,
Nəticədə Ag2S və Au2S üçün rh=0,357 nm alınmışdır. (Ag2S)n və (Au2S)n üçün isə R=0,65 nm götürülmüş və n=6 alınmışdır. Nanohissəciklərin modelləri qurulmuş (Şəkil 2) və atomların dekart koordinatları tapılmışdır (Cədvəl 1). IV INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE OF YOUNG RESEARCHERS 27
Qafqaz University 29-30 April 2016, Baku, Azerbaijan
Şəkil 2. (Ag2S)6 və (Au2S)6 nanohissəciklərinin modelləri
Sıra
N-si (Ag
2 S) 6 (Au 2 S) 6
X Y Z X Y Z 1 -3.529386198 -2.363916043 -2.662530684 -5.787250769 -4.494545303 6.903247874 2 -3.529386198 2.700551989 -2.662530684 -5.787250769 0.569714859 6.903247874 3 0.85649981 5.232748211 -2.662530684 -1.401251377 3.10198667 6.903247874 4 5.242555893 2.700457503 -2.662530684 2.984955884 0.569601475 6.903247874 5 0.856669886 -4.896187854 -2.662530684 2.984955884 -4.494658687 6.903247874 6 5.242555893 -2.3642184 -2.662530684 -5.78572009 0.562042568 0.124136159 7 0.856821064 -4.895904395 -9.442360496 -1.40102461 3.09686551 0.12481646 8 -3.528913766 2.700646476 -9.441302249 2.986486563 0.567069241 0.124910947 9 0.856745475 5.233315129 -9.440678639 2.989377845 -4.497549969 0.124344029 10
5.242801558 2.701024421 -9.440905406 -5.783263445 -4.502501054 0.130032106 11
5.242782661 -2.363670379 -9.441736886 -1.395204251 -7.032316219 0.123663727 12 -3.528384643 -2.363859351 -9.442303804 -1.401043507 -7.026930498 6.903247874 13 -6.038376573 -3.812958613 -6.052776292 5.499709927 -5.946063415 3.513909335 14
-6.039000183 4.149405586 -6.051623559 5.495155685 2.017283442 3.514778609 15 0.856235248 8.13194829 -6.051415689 -8.293028609 -5.950164123 3.520315509 16 7.752812386 4.149707943 -6.051037744 -1.40323559 5.998578925 3.511830635 17 0.856783269 -7.795387933 -6.053777847 -8.297223802 2.013692961 3.511471587 18 7.753114742 -3.814357011 -6.052889676 -1.39548771 -9.929966722 3.513795951
Yuxarıda qeyd olunan bazisdə hesablamalar aparmaqla (Ag2S)6 və (Au2S)6 nanohissəciklərinin orbital enerjiləri, ionlaşma potensiallarının qiyməti, qadağan olunmuş zonanın eni, möhkəmliyi və şüalandıra biləcəyi fotonun dalğa uzunluğu hesablanmışdır. Hesablamaların nəticələri Cədvəl 2 və 3- də verilmişdir.
IV INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE OF YOUNG RESEARCHERS 28
Qafqaz University 29-30 April 2016, Baku, Azerbaijan Cədvəl 2. (Ag 2 S) 6 və (Au
2 S) 6 nanohissəcikləri üçün YTMO
yuxarı tutulmuş və ABMO
aşağı boş molekulyar orbitalların enerjilərinin hesablanmış qiymətləri Sıra N-si
Nanoobyekt Yuxarı tutulmuş molekulyar orbitalın enerjisi YTMO (eV) Aşağı boş molekulyar orbitalın enerjisi ABMO (eV) 1 (Ag2S)6 -10.11948624 -10.10511851 2 (Au2S)6 -11.20329805 -11.20237285
Sıra
N- si
Nano- obyekt
Tam enerji E (a.v.) Stabilləşmə parametri E (a.v.) Qadağan olunmuş zona YTMO ABMO (eV)
İonlaşma potensialı p I (eV)
Nano- hissəciyin möhkəmliyi
Şüalandıra biləcəyi dalğa uzunluğu (mkm)
1 (Ag 2 S) 6
-31.838134 -0.02 0.014 10.12
0.007 86.523
2 (Au 2 S) 6
-32.017092 -0.29 3.4E-05 11.20 1.7E-05
1343.64 BEYİN NEUROTROPHIC FAKTORU, BDNF MOLEKULUNUN SER-LYS-LYS-ARG TETRAPEPTİDİNİN KONFORMASIYA ANALİZİ G.Z.NƏCƏFOVA Qafqaz Universiteti gnecefova@qu.edu.az AZƏRBAYCAN G.Ə.AĞAYEVA Bakı Dövlət Universiteti gagayeva1@qu.edu.az AZƏRBAYCAN Beyin neurotrophic faktoru (BDNF), neurotrophinlər ailəsinin üzvü -böyük həcmlı zülal molekuludur, insanin yaşlı və qocalma dövründə mərkəzi sinir sisteminin bir neçə regionunun plastikliyinin inkişafında vacib rol oynayır. Məlumdur ki, sinir sistemində zülal fosforlaması, ağacşəkilli cytoskeletal onurğa sütunlarının və yeni neyronlar nəslinin yenidən qurulması BDNF molekulunun funksional və morfoloji dəyişikliklərındən asılıdır. Müəyyən edilib ki, BDNF-in ifadə səviyyəsinin azaldılması Parkinson xəstəliyinin, depressiyanın və əsəb gərginliklərinin əlamətlərinə gətirib çıxarır, əksinə autizm pozulmaları isə BDNF molekulunun artımı ilə səciyyələndirilir. Əlavə olaraq,göstərilmişdir ki, erkən mərhələlərdə başlayan BDNF defisiti Altsheymer xəstəliyin və neyronal degenerasiyanın sonuncu mərhələlırində xolinergik neurotransmissionun hüceyrələrin ölümü və itkisi ilə nəticələnir. Bununla əlaqədar olaraq, insanın neyrodegenerativ xəstəliklərin potensial müalicə strategiyası kimi BDNF səviyyələrinin farmakoloji modulyasiyası təklif edilmişdir. Lakin bir neçə amillər bu BDNF səviyyəsinin modulyasiyası yanaşmasının istifadəsinə mane olur. Bunlardan biri BDNF molekulun çox qısa (1 dəqiqədən az) plazma yanı həyatıdır, sonra beyin qanınındakı maneələr və çətin intraparential daxil olunmasıdır. Bu baxımdan özü BDNF-dən törəyən, BDNF-in funksiyalarını modullaşdıra bilən, qan molekullarının zərbəsindən keçə bilən və yüksək stabilliyə malik olan daha kiçik peptid molekulların istifadəsi cazibədar alternativ yanaşma kimi qəbul edilə bilər. Belə daha kiçik peptid molekullar neurotrophic faktorun mimetiklərı kimi farmakoloji cəhətdən daha yaxşı xidmət edə bilən agentlər ola bilərlər. Bu məqsədlətədqiqatçılar tərəfindən BDNF-in müxtəlif aktiv regionlarına müvafiq olaraq müxtəlif tetrapeptid fraqmentləri seçilmişdir. BDNF-in funksiyasını təqlid etmək üçün bu peptidlərin mümkün neyrogenik xassələri, neyrotrofik potensialı və həmçinin müqayisəli effektləri öyrənilmışdir. Bu tədqiqatda Ser-Lys-Lys-Arg tetrapeptidi qismən antaqonistlər kimi və BDNF ilə onun TrkB reseptorunu fəallaşdırmaq məqsədi ilə rəqabət aparan peptidlər kimi göstərilmişdir. Beləliklə tədqiqatçılar aldıqları nəticələr əsasında belə fikrə gəlmişlər ki, bu sitez edilmiş tetrapeptidin terapevtik dərman kimi inkişafı, yəni modifikasiyası və nevroloyi xəstəliklərin müalicəsində istifadəsi nəzərdə tutula bilər. Məlumdur ki, peptid təbiətli molekullar |