کارگاه آموزشی دینامیک مولکولی

پدیده‌‏های زیستی طیف وسیعی از مقیاس‏‌های طولی-زمانی از ارتعاشات اتمی در چند فمتوثانیه تا تاخوردگی پروتئین‌‏ها در چند ثانیه را در برمی‏گیرد. به‌‏دلیل محدودیت‏‌های روش‏‌های تجربی در بررسی این طیف وسیع، شبیه‌‎سازی دینامیک مولکولی در دو دهه‌‏ی اخیر مورد اقبال بالایی در مجامع علمی قرار گرفته است. به‌دلیل توسعه روزافزون پردازنده‌های کامپیوتری و امکان شبیه‌سازی ماکرومولکول‌های زیستی در بازه‌های زمانی طولانی، دینامیک مولکولی به یکی از پایه‌های اصلی در پژوهش‌های مرتبط با داروسازی مبدل شده است. نرم‏‌افزارهای متنوعی در این حوزه توسعه داده شده که نرم‌‏افزار Gromacs از شهرت بالایی برخوردار است. در این دوره‏‌ آموزشی علاوه بر تدریس مبانی نظری شبیه‌‎سازی دینامیک مولکولی، آموزش کاملی از نحوه‏‌ی نصب این نرم‏‌افزار در سیستم عامل‌‏های مختلف و کار با آن ارائه خواهد شد. همچنین برای نمایش ساختارهای شبیه‌‎سازی شده و تولید فیلم و تصاویر ماکرومولکول‌‏های زیستی با کیفیت بالا برای ارسال به مجلات علمی، کار با نرم افزار VMD نیز آموزش داده خواهد شد.

مبانی شبیه‌سازی دینامیک مولکولی

1. الگوریتم‌های ورله و لیپفراگ
2. شرایط مرزی دوره‌ای (PBC)
3. انواع انرژی پتانسیل
4. کنترل دما و فشار
5. مدل‎های مختلف حلال آبی
6.  نصب نرم‌افزارهای Gromacs و VMD در سیستم عامل‌های لینوکس، مکینتاش و ویندوز

 دستورات پایه لینوکس و کار با ترمینال bash

آماده سازی ساختار اولیه ماکرومولکول‎های زیستی از قبیل پروتئین، لیپید و نوکلئیک اسید

انواع میدان‎های نیروی اتمی amber، gromos، charmm و پارامترهای دخیل در آن

فایل تنظیمات شبیه‌سازی برای کمینه‌‏سازی انرژی، NVT و NPT

 بهینه کردن مدت زمان انجام شبیه‎سازی از طریق کنترل پردازش‌های موازی بر روی CPU و GPU

 انواع آنالیزهای ساختاری و انرژتیک سیستم شبیه‌سازی شده

1. اندیس گذاری و دسته‌بندی اتم‌ها برای پیاده‌سازی آنالیزهای مختلف
2. ماتریس فشار، دما، چگالی، انواع انرژی‌های پتانسیل و جنبشی و ۰۰۰
3. RMSD و RMSF
4. توابع توزیع شعاعی (‌RDF)، فاصله‌ی، زاویه‌ی و پیچشی
5. تحلیل کامل پیوندهای هیدروژنی و سطح قابل دسترس حلال مولکول
6. بررسی تغییرات ساختار دوم در پروتئین‌ها
7. معرفی روش‌های محاسبه‌ ی انرژی آزاد
8.  معرفی کتابخانه‌های پایتون برای آنالیز ترجکتوری شبیه‌سازی

نمایش انواع تصاویر مولکولی با استفاده از نرم‌افزار VMD

 رندر کردن تصاویر با کفیت بالا برای چاپ در مجلات علمی

 آشنایی با زبان Tcl برای کار با رابط برنامه نویسی نرم افزار VMD

تولید فیلم شبیه‎سازی با استفاده از نرم افزارهای VMD

1. همراه داشتن لپ تاپ
2. لینک دانلود سورس کد نرم افزارها و همچنین بسته‌های نرم افزاری مورد نیاز برای نصب در سیستم عامل ویندوز متعاقبا اعلام خواهد شد.

دانشجویان و محققین رشته‌های:

1. بیوشیمی، بیوفیزیک و بیوانفورماتیک
2. زیست فناوری و علوم نانو
3. داروسازی و رشته‌های پزشکی (پیراپزشکی و ۰۰۰)
4. علوم پایه (شیمی، فیزیک)