Аннотация:Методы молекулярной динамики развиваются на биологическом факультете МГУ уже более 20 лет. В 1985 г. на кафедре биофизики совместно с Институтом математических проблем биологии РАН (Пущино) был создан первый в стране компьютерный учебно-научный фильм по молекулярной динамике тетрапептидов (Н.К. Балабаев, К.В. Шайтан). В настоящее время развитие биоинженерии, молекулярных технологий сделало актуальным использование методов молекулярной динамики (МД) не только для изучения свойств элементарных составляющих сложных молекулярных конструкций, но и для проектирования (дизайна) лекарств, биомолекулярных структур и функциональных наноструктур. Методы молекулярной динамики в настоящее время интенсивно развиваются и внедряются также в науки о материалах, физику полимеров, минералогию, астрофизику, теорию взрыва и др.
В последние годы значительное число студентов, аспирантов и стажёров проходит подготовку по молекулярному моделированию на кафедре биоинженерии Биологического факультета МГУ, основанной в 2000г. академиком М.П. Кирпичниковым.
В настоящее время в отечественной литературе практически отсутствуют учебные пособия по молекулярному моделированию. Данное пособие никак не может заменить читаемые на Отделении биофизики соответствующие спецкурсы и посещение спецсеминаров. Основной целью данного пособия является помощь обучающимся в практическом освоении метода молекулярной динамики на относительно простых примерах динамики белков и пептидов. Используется оригинальный программный комплекс MoDyp (К.В. Шайтан, А.А. Беляков, К.М. Леонтьев, В.Н. Петров). Методические вопросы прорабатывались в тесном сотрудничестве с Н.К. Балабаевым (ИМПБ РАН).
MoDyp специально разрабатывался под ОС Windows и, дополненный программным пакетом HyperChem, позволяет моделировать динамическое поведение молекул, изучать взаимодействия степеней свободы, строить карты уровней поверхности потенциальной энергии и свободной энергии, проводить кластерный анализ по набору динамических параметров.
В первой части данного пособия кратко изложены основные физические представления, лежащие в основе методов молекулярной динамики, а также приведены необходимые сведения и формулы. Во второй – практической – части описана методика работы с программным комплексом MoDyp, кратко изложены основы работы с программами
5
HyperChem и Matlab, необходимые для получения численных данных и обработки результатов, и описания некоторых типов файлов этих программых пакетов. В этой части пособия содержится также описание силового поля AMBER.
В работе над пособием и подготовке его к печати авторам оказали большую помощь к.ф.-м.н. М.Г. Михайлюк, к.ф.-м.н. В.А. Осипов, а также аспиранты и студенты отделения биофизики.
Методическое пособие разработано при поддержке Федерального агентства по науке и инновациям (Программа «Поддержка интеграции науки и Высшей школы»).
