Simulation modeling of biomolecules
A.A. 2024/2025
Obiettivi formativi
L'obiettivo del corso apprendere i principali metodi di simulazione classica applicabili a molecole di interesse biologico (proteine, peptidi, acidi nucleici ).
Risultati apprendimento attesi
Lo studente apprenderà le basi concettuali dei metodi di calcolo basati sulla meccanica classica, in particolar modo la dinamica molecolare. Approfondirà poi le metodologie per il calcolo di energia libera e alcune applicazioni di interesse biologico.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
Concetti di base:
- Concetti fondamentali di modellistica molecolare. Campi di forza.
- Dinamica molecolare.
- Il metodo Monte Carlo.
- Il problema del campionamento. Metodi di enhanced sampling (parallel tempering, umbrella sampling, steered molecular dynamics, metodi basati sull'equazione di Jarzynski).
-Calcolo di energie libere. Perturbazione e integrazione termodinamica.
- Metodi semplificati per il calcolo di energie libere di interazione.
- Analisi dei dati di una simulazione.
Applicazioni
-Campi di forza per situazioni particolari: Alogeni e Composti di Coordinazione.
- Analisi conformazionale basata su campi di forza.
- Docking molecolare.
- Interazioni proteina-proteina: come modellarle?
- Sviluppo di farmaci modulatori di interazioni proteina-proteina.
- Il problema del folding di proteine. Farmaci inibitori del folding.
- Concetti fondamentali di modellistica molecolare. Campi di forza.
- Dinamica molecolare.
- Il metodo Monte Carlo.
- Il problema del campionamento. Metodi di enhanced sampling (parallel tempering, umbrella sampling, steered molecular dynamics, metodi basati sull'equazione di Jarzynski).
-Calcolo di energie libere. Perturbazione e integrazione termodinamica.
- Metodi semplificati per il calcolo di energie libere di interazione.
- Analisi dei dati di una simulazione.
Applicazioni
-Campi di forza per situazioni particolari: Alogeni e Composti di Coordinazione.
- Analisi conformazionale basata su campi di forza.
- Docking molecolare.
- Interazioni proteina-proteina: come modellarle?
- Sviluppo di farmaci modulatori di interazioni proteina-proteina.
- Il problema del folding di proteine. Farmaci inibitori del folding.
Prerequisiti
Conoscenza di base di matematica, fisica, chimica fisica e chimica organica.
Metodi didattici
Lezione frontali assistite dall'uso di slides e integrate da lezioni in laboratorio informatico per mostrare semplici applicazioni di software di calcolo.
Materiale di riferimento
- M.P. Allen, D.J. Tildesley, Computer simulation of liquids.
- A. R. Leach, Molecular Modelling - Principles and Applications, Longman
- Articoli su argomenti specifici indicati dal docente durante le lezioni
- A. R. Leach, Molecular Modelling - Principles and Applications, Longman
- Articoli su argomenti specifici indicati dal docente durante le lezioni
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Orale: l'esame orale consisterà in una discussione della durata di circa 30 minuti volta a verificare la preparazione dello studente sui contenuti del corso. L'esame tipicamente comprenderà due o tre domande riguardo ai fondamenti dei metodi di simulazione e alla loro applicazione allo studio di biomolecole.
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 6
Lezioni: 48 ore
Docente:
Pieraccini Stefano
Turni:
Turno
Docente:
Pieraccini StefanoDocente/i
Ricevimento:
Su appuntamento
Ufficio del docente (Dipartimento di Chimica- Piano Terra - Corpo B) oppure via MS Teams