C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -1Petr
Kulhánek
kulhanek@chemi.muni.cz
Národní centrum pro výzkum biomolekul
&
CEITEC – Středoevropský technologický institut
Univerzitní kampus Bohunice, Pavilon A4
Masarykova Univerzita
Kamenice 5, Brno
Výpočetní chemie
Skupina LCC
LCC Laboratory of Computational
Chemistry
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -2Výpočetní
chemie
http://www.ninger.com/images/comp.jpg
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -3Výpočetní
chemie
reálný problém
(chování chemického systému na
makroskopické úrovni)
molekulární podstata
(chování chemického systému na
mikroskopické úrovni)
experiment
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -4Výpočetní
chemie
reálný problém
(chování chemického systému na
makroskopické úrovni)
molekulární podstata
(chování chemického systému na
mikroskopické úrovni)
experiment
)()(ˆ rr kkk
EH  
i
i
i
r
V
m
dt
rd



)(
2
2
R



k
Tk
U
b
b
k
eTkA a další ....
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -5Výpočetní
chemie
reálný problém
(chování chemického systému na
makroskopické úrovni)
molekulární podstata
(chování chemického systému na
mikroskopické úrovni)
experiment
výpočet



k
Tk
U
b
b
k
eTkA
)()(ˆ rr kkk
EH  
i
i
i
r
V
m
dt
rd



)(
2
2
R
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -6Výpočetní
chemie
Výpočetní chemie (Computational Chemistry, počítačová chemie)
výpočetní
chemie
“rozlišení”
Výpočetní chemie může doplnit experimentální výsledky pomocí počítačových simulací
studovaných systémů s atomovým rozlišením a získat tak ucelený a konzistentní pohled
na studovaný problém.
experiment
“přesnost”
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -7Nobelova
cena za chemii 1998
The Nobel Prize in Chemistry 1998 was divided equally between Walter Kohn "for his
development of the density-functional theory" and John A. Pople "for his development of
computational methods in quantum chemistry"
http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1998/
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -8Nobelova
cena za chemii 2013
Development of Multiscale Models for Complex Chemical
Systems
http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2013/
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -9Kdo
jsme ...
prof. RNDr. Jaroslav Koča, DrSc.
1 profesor
5 výzkumných asistentů
3 post-doc studenti
14 doktorských studentů
20 bakalářských a magisterských studentů
Mgr. Martin Prokop, Ph.D.
E-mail: martin.prokop@ceitec.muni.cz
Expertise: Software dev, Dockig
RNDr. Petr Kulhánek, Ph.D.
E-mail: petr.kulhanek@ceitec.muni.cz
Expertise: QM, QM/MM, MD, Free Energy
RNDr. Radka Svobodová, Ph.D.
E-mail: radka.svobodova@ceitec.muni.cz
Expertise: Chemo and Bioinformatics
RNDr. Robert Vácha, Ph.D.
E-mail: robert.vacha@ceitec.muni.cz
Expertise: MD, MC, Coarse Grain, Free Energy
Mgr. Stanislav Kozmon, Ph.D.
E-mail: stano@chemi.muni.cz
Expertise: QM, QM/MM
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -10Kam
patříme ...
Masarykova univerzita VUT MENDELU VUVELVFU IPM
CEITEC
Přírodovědecká fakulta CEITEC-MU
NCBR
Strukturní
biologie
LCC
Skupina výpočetní chemie
Spolupráce:
Ústav chemie, Ústav biochemie,
RECETOX, Skupina
Glycobiochemie, Skupina NMR,
a další ...
Studijní obory:
Chemie, Biochemie, Strukturní
chemie, Biomolekulární chemie,
Chemoinformatika a
bioinformatika
http://lcc.ncbr. muni.czhttp://ncbr. muni.cz
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -11Výpočetní
zdroje ....
MetaCentrum/CERIT-SC
• Národní gridová infrastruktura
• ca 6000 CPU jader
• CEITEC/NCBR vlastní zdroje cca 1000
CPU jader
• 5 x 100 TB úložných diskových polí
http://www.metacentrum.cz/
http://www.cerit-sc.cz/
Účet může získat student libovolné vysoké školy.
C2110 Operační systém UNIX a základy
programování
C2115 Praktický úvod do superpočítání
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -12Co
děláme …
"malé" komplexy
biomolekulární
systémy
průchod nanočástice membránou
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -13Vyvíjený
software
SiteBinderMoleTriton EEM
Více na: https://lcc.ncbr.muni.cz
NEMESIS
TRITON
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -14Vybrané
projekty
Studium (bio)molekulárních systémů
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -15Karbonická
anhydráza IX
Spolupráce: Slovenská akademie věd
a) Ing. Igor Lacík, DrSc., Ústav polymerů
b) prof. RNDr. Silvia Pastoreková, DrSc.; Virologický ústav
Zvýšená produkce CA IX v
solidních nádorech, snížené pH
zvyšuje mobilitu nádorových
buněk.
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -16Virtuální
screening
Motivace
Software nástroje
Cíl
Výkonnost
Lectin PA-IIL
• Autodock Vina
• heterogenní výpočetní zdroje
• jeden doking cca 1-10 minut/ligand
• ca 900 souběžně běžících úloh
• rychlost hledání cca 250 000 ligandů za
den
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -17-
Nemesis
Petr Kulhánek, Jakub Štěpán, Milan Lenčo, Petr Balík, Jiří Klusák, Zora Střelcová …
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -18-
Shrnutí
 Práce na zajímavých projektech
 Využívání nejmodernějších výpočetních technologií
 Práce ve zkušeném kolektivu
 Zahraniční stáže
 Možnost práce z domu
C4185 Seminář k bakalářské práci I, 5. května, 2014 -19-
Kontakty
Laboratoř výpočetní chemie
http://lcc.ncbr. muni.cz
Semináře LCC skupiny každý čtvrtek
v 10 hodin v místnosti A4/2.11
C7790 Počítačová chemie a molekulové modelování I
C7800 Počítačová chemie a molekulové modelování I – cvičení
C8855 Počítačová chemie a molekulové modelování II
C8856 Počítačová chemie a molekulové modelování II – cvičení
Národní centrum pro výzkum biomolekul, UKB, Pavilon A4