V posledním desetiletí se zvýšil zájem o antimikrobiální peptidy (AMP) a řada studií prokázala jejich účinnost na nádorové buňky. AMP se běžně zaměřují na lipidovou část bakteriálních membrán, kde mohou vytvářet póry. Výsledné narušení bakteriálních membrán je považováno za klíčový mechanismus antibakteriální aktivity AMP. Stejný mechanismus u nekterých těchto peptidů také vede k usmrcení rakovinných buněk. Schopnost peptidů vnímat rakovinné buňky potenciálně souvisí s jejich afinitou k aniontovým fosfolipidům (fosfatidylserinům), o nichž je známo, že jsou vystaveny na povrchu rakovinných buněk. Je tedy důležité odhalit zásadní vlastnosti AMP pro tvorbu pórů a selektivní zacílení na rakovinné membrány, aby se dále zvýšila jejich specifičnost a účinnost. Navrhujeme použít novou kolektivní proměnnou k výpočtu volné energie tvorby pórů v přítomnosti peptidů. Bylo zjištěno, že proces tvorby pórů se dělí na dva odlišné části: nukleaci pórů a expanzi pórů. Tato práce se věnuje výpočtu vlivu sekvenčních mutací na volnou energii vzniku pórů, která je základním kamenem při návrhu a optimalizaci protinádorových peptidů, pro modelové membrány zdravých a nádorových buněk.

Student získá znalosti v oblasti operačního systému Linux, počítačových simulací a molekulárního modelování se zaměřením na výpočty volných energií.

Pokyny pro vypracování:
1. Vypracování rešerše literatury k dané problematice
2. Příprava systémů pro simulace membrán s jednotlivými peptidy
3. Provedení simulací a jejich analýza
4. Závěry výsledků

Práce by měla být psána v angličtině.

Reference:
J. Hub and N. Aswathi; J. Chem. Theory Comput. 2017, 13, 2352-2366
Y. Miyazaki, S. Okazaki, and W. Shinoda; BBA - Biomembranes. 2019, 1861, 1409-1419
G. Bubnis, and H. Grubmüller, Biophys. J. 2020, 119, 1-13
J. Hub; J. Chem. Theory Comput. 2021, 17, 1229-1239