Grupa Modelowania Gęstości Elektronowej
14 07 2022
O Grupie:
Grupa badawcza zajmuje się rozwijaniem nowych metod modelowania gęstości elektronowej na potrzeby krystalografii rentgenowskiej oraz chemii i biologii strukturalnej. Grupa przynależy do Laboratorium Badań Strukturalnych i Biochemii (LBSBio) kontrybuując w zdobywaniu, utrzymaniu i zarządzaniu nowoczesną aparaturą badawczą zgromadzoną w tym Laboratorium oraz ma pełny dostęp do zasobów tego Laboratorium.
Działalność badawcza:
Naszym podstawowym celem jest stworzenie metod, które pozwolą uzyskać więcej informacji z rutynowo zbieranych rentgenowskich danych dyfrakcyjnych. Z jednej strony metody te mają za zadanie poprawić jakość uzyskiwanych już z tego typu pomiarów danych geometrycznych, z drugiej strony maja one dać dostęp do nowego rodzaju informacji, tj. do gęstości elektronowej i energii oddziaływań. Naszą intencją jest, aby rozwijane przez nas metody modelowania gęstości elektronowej i szacowania energii oddziaływań międzycząsteczkowych wypełniły przestrzeń między metodami mechaniki klasycznej (pola siłowe), a metodami mechaniki kwantowej; aby były bardziej dokładnie niż te pierwsze, ale zdecydowanie szybsze niż te drugie. Obecnie nasze badania opierają się głównie o rozwijany w naszej grupie bank asferycznych pseudoatomów UBDB, który umożliwia szybką rekonstrukcję gęstości elektronowej cząstek organicznych i biomakromolekuł. Pracujemy również nad bardziej uproszczonymi modelami gęstości elektronowej w kontekście jeszcze szybszego szacowania energii oddziaływań i zastosowań wykraczających daleko poza krystalografię.
Stworzone przez nas nowe metody stosujemy w praktyce (zarówno w eksperymencie jak i w teorii), aby zrozumieć rolę oddziaływań międzycząsteczkowych w kompleksach białek i kwasów nukleinowych oraz w kryształach związków organicznych. Szczególnie skupiamy się nad znaczeniem oddziaływań elektrostatycznych. Interesuje nas związek odziaływań międzycząsteczkowych z architekturą kryształów, strukturą makromolekuł lub procesem rozpoznawania molekularnego w kontekście projektowania leków. Układy biologiczne, które obecnie analizujemy to kompleksy proteazy wirusa HIV z drobnocząsteczkowymi ligandami oraz kompleksy białek IFIT z RNA (w współpracy z Grupą Biologii Strukturalnej dr Górnej), startując z publicznie dostępnych struktur. W przypadku kryształów związków organicznych zajmujemy się zasadami nukleotydowymi i ich pochodnymi. W ramach naszych badań samodzielnie otrzymujemy ich kryształy, wyznaczamy metodami rentgenograficznymi ich strukturę oraz w miarę możliwości uzyskujemy dla nich eksperymentalną gęstość elektronową w drodze wysokorozdzielczych pomiarów dyfrakcji rentgenowskiej na monokrysztale. W codziennej praktyce łączymy eksperyment (rentgeno- i neutronografia monokrystaliczna, krystalizacja małych cząsteczek, DSC/TGA) z teorią (bank UBDB, klasyczne pola siłowe, optymalizacja geometrii izolowanych cząsteczek oraz układów periodycznych metodami DFT, analiza topologiczna gęstości elektronowej, energia oddziaływania metodą DFT-SAPT, etc.).
Oferujemy możliwość współpracy w tworzeniu modeli gęstości elektronowych i interpretacji oddziaływań na poziomie nie tylko geometrycznym, ale też na poziomie gęstości elektronowych i energii w oparciu o doświadczalne lub teoretyczne modele struktury.
Oferta:
- Analiza oddziaływań międzycząsteczkowych w kompleksach białek i kwasów nukleinowych z wykorzystaniem różnych modeli gęstości elektronowych
- Eksperymentalne wyznaczanie gęstości elektronowej kryształów cząsteczek organicznych przy użyciu monokrystalicznej dyfrakcji rentgenowskiej
Naszym najważniejszym osiągnięciem jest bank asferycznych atomów UBDB, który jest ciągle rozwijany i weryfikowany, a jego zastosowania obejmują zarówno rentgenografie strukturalną, eksperymentalne metody wyznaczania gęstości elektronowej, inżynierię krystaliczną jak i modelowanie molekularne, projektowanie leków i mechanizmy rozpoznawania biomolekuł. Jesteśmy również dumni z naszych eksperymentalnie wyznaczonych gęstości elektronowych kryształów zasad nukleotydowych i ich pochodnych oraz nowego modelu gęstości elektronowej aug-PROmol.
Kierownik Zespołu:
dr hab. Paulina Dominiak, prof. UW
Specjalizuje się w rozwoju nowych metod analizy rentgenowskich danych dyfrakcyjnych, modelowaniu gęstości elektronowej oraz szacowaniu energii oddziaływań międzycząsteczkowych w kompleksach białek i kwasów nukleinowych oraz w kryształach związków organicznych. Doktorat z krystalografii obroniła na Uniwersytecie Warszawskim a staż podoktorski odbyła w grupie prof. P. Coppensa na Uniwersytecie w Buffalo w Stanach Zjednoczonych. W 2013 r. uzyskała stopień doktora habilitowanego w zakresie chemii. Kierownik projektów badawczych finansowanych przez MNiSW, FNP i NCN. Członkini komisji Krystalografii Kwantowej Międzynarodowej Unii Krystalograficznej. Wraz ze współpracownikami opublikowała wiele artykułów naukowych oraz programy z obszaru krystalografii oraz chemii i biologii strukturalnej. Otwarta na współpracę związaną z wykorzystaniem metod rozwijanych w jej grupie.