StreszczenieModelowanie molekularne powszechnie jest stosowane do badania układu biologicznego na poziomie molekularnym, przez np. symulowanie go w czasie. W klasycznej symulacji dynamiki molekularnej atomy cząsteczek podlegają zasadom fizyki klasycznej na podstawie tzw. pola siłowego, w którym kluczową rolę odgrywają jego parametry. Wyniki wyciągane z takich symulacji mimo iż mogą być ciekawe, nie zawsze muszą być prawidłowe, to wszystko zależy od tego jak dobrze zostały zdefiniowane parametry znajdujące się w danym polu siłowym. Często badanym układem za pomocą tej techniki są błony lipidowe, zbudowane z fosfolipidów. Jednym ze sposobów badania poprawności parametrów pola siłowego (tj. walidacji) jest stworzenie modelu małego fragmentu dużej cząsteczki, a następnie porównanie właściwości cząsteczki modelowej z wynikami eksperymentalnymi.Celem pracy była walidacja parametrów wybranych pól siłowych na podstawie trójacetyny, która jest modelową cząsteczką szkieletu glicerolowego fosfolipidów oraz trójacylogliceroli. Wybranymi polami siłowymi były OPLS, Amber Lipids14, Slipids, CHARMM C36, oraz Berger Lipids. Na podstawie parametrów wyjściowej cząsteczki dwójpalmitylofosfotydycholiny, utworzono modelową cząsteczkę trójacetyny. Dla niej obliczono parametry fazy skondensowanej: gęstość, energię swobodną hydratacji, entalpię parowania, oraz współczynnik dyfuzji translacyjnej. Oprócz tego wykonano analizę, kątów dwuściennych i gęstości rozkładu różnych konformerów, modelowych cząsteczek. Ostatnim etapem było porównanie energii potencjalnej każdego z konformerów, z energią potencjalną obliczoną przy użyciu metody modelowania kwantowo-mechanicznego. Najlepsze wyniki w tym zestawieniu otrzymano dla cząsteczki modelowej trójacetyny pola siłowego CHARMM C36. Analiza populacji konformerów wykazała iż modele te różnią się pod względem profili konformacyjnych. Natomiast porównanie energii potencjalnej konformerów z energią policzoną za pomocą metody modelowania kwantowo-mechanicznego dało RMSD rzędu 1,7 - 4,3 kcal/mol. Wyniki te pokazują iż potencjalnie warto jest poprawić parametry pól siłowych dla szkieletu glicerolowego fosfolipidów.

AbstractMolecular modelling is commonly used to study a biological system at the molecular level, e.g. by simulating it over time. In the classical simulation of molecular dynamics, the atoms of molecules are subject to the principles of classical physics on the basis of the so-called force field in which its parameters play a key role. The results of such simulations, although they may be interesting, do not always have to be correct, it all depends on how well the parameters in a given force field are defined. Lipid membranes, made of phospholipids, are a frequently studied system using this technique. One way to test the validity of the force field parameters (validation) is to model a small fragment of a large molecule and then compare the properties of the model molecule with the experimental results. The aim of the study was to validate the parameters of selected force fields on the basis of triacetin, which is a model molecule of the glycerol backbone of phospholipids and triacylglycerols. The selected force fields were OPLS, Amber Lipids14, Slipids, CHARMM C36, and Berger Lipids. Based on the parameters of the starting dipalmithosphotydicholine molecule, a model molecule of triacetin was created. For it, the parameters of the condensed phase were calculated: density, free energy of solvation, enthalpy of evaporation, and translational diffusion coefficient. In addition, the analysis of, dihedral angles and the conformer distribution density, of model molecules was performed. The last step was to compare the potential energy of each conformer, with the potential energy calculated using the quantum mechanical modelling method. The best results in this comparison were obtained for the CHARMM C36 triacetin model molecule. The analysis of the conformation population showed that these models differ in terms of conformational profiles. On the other hand, the comparison of the potential energy of conformers with the energy calculated by the quantum mechanical method gave RMSD of the order of 1.7 - 4.3 kcal/mol. These results shows that it is potentially worth improving the force field parameters for the glycerol backbone of phospholipids.