Modele moleculaire

Τετάρτη , 20, Φεβρουαρίου 2019 Leave a comment

Les simulations de dynamique moléculaire des glycanes et les enzymes qui les traitent peuvent avoir des applications pratiques en biotechnologie et en médecine. Walker, en collaboration avec le laboratoire national des énergies renouvelables des États-Unis, utilise la technique pour étudier l`enzyme cellulase, qui décompose le polysaccharide végétal majeur, la cellulose. C`est le composé organique le plus abondant sur terre, et l`exploitation de l`enzyme qui la Digette pourrait être une étape importante vers une source abondante de biocarburant. «La cellulase est l`une des enzymes les plus lentes de la planète, et nous devons comprendre pleinement son mécanisme d`action avant de pouvoir dériver des mutants commercialement viables», dit-il. Les modèles moléculaires ont inspiré les graphiques moléculaires, d`abord dans les manuels et les Articles de recherche et plus récemment sur les ordinateurs. Les graphismes moléculaires ont remplacé certaines fonctions des modèles moléculaires physiques, mais les kits physiques continuent d`être très populaires et sont vendus en grand nombre. Leurs atouts uniques sont: la mécanique moléculaire est un aspect de la modélisation moléculaire, car elle implique l`utilisation de la mécanique classique (mécanique newtonienne) pour décrire la base physique derrière les modèles. Les modèles moléculaires décrivent typiquement les atomes (noyaux et électrons collectivement) comme des charges ponctuelles avec une masse associée. Les interactions entre les atomes voisins sont décrites par des interactions printanières (représentant des liaisons chimiques) et des forces de van der Waals. Le potentiel de Lennard-Jones est couramment utilisé pour décrire ce dernier. Les interactions électrostatiques sont calculées en fonction de la Loi de Coulomb. Les atomes sont attribués des coordonnées dans l`espace cartésien ou dans des coordonnées internes, et peuvent également être assignés des vitesses dans des simulations dynamiques. Les vitesses atomiques sont liées à la température du système, une quantité macroscopique.

L`expression mathématique collective est qualifiée de fonction potentielle et est reliée à l`énergie interne du système (U), une quantité thermodynamique égale à la somme des énergies potentielles et cinétiques. Les méthodes qui minimisent l`énergie potentielle sont appelées méthodes de minimisation de l`énergie (p. ex., descente la plus raide et gradient conjugué), tandis que les méthodes qui modélent le comportement du système avec la propagation du temps sont appelées dynamiques moléculaires. Deux suites logicielles avec des champs de force associés, Amber et CHARMM, ont été produites pour la première fois dans les années 1980, mais sont encore en cours de développement et sont très largement utilisées aujourd`hui. Amber est un acronyme pour le bâtiment assisté de modèle avec le raffinement énergétique, et se prête plaisamment facilement aux jeux de mots tels que «les bugs dans Amber ont magiquement disparu». Le programme a débuté dans le laboratoire de feu Peter Kollman, un pionnier dans la dynamique moléculaire et la chimie computationnelle basée à l`Université de Californie, San Francisco, États-Unis. «Les développeurs ont délibérément gardé Amber assez difficile à utiliser, encourageant les utilisateurs à faire une partie de leur propre codage. Ils voulaient, et veulent toujours, décourager les utilisateurs de traiter le programme comme une boîte noire», dit Ross Walker, un développeur Amber à San Diego Supercomputer Center aux États-Unis.