Title (eng)
Simulating proton transfer in the M2 ion channel of the influenza virus A
Parallel title (deu)
Simulation des Protonentransfers im M2-Ionenkanal des Influenzavirus A
Author
Nóra Kovács
Advisor
Christian Schröder
Assessor
Christian Schröder
Abstract (deu)
Das Influenza-A-Virus ist eine Hauptursache für saisonale Grippeepidemien. Das Virus ist für seine Replikation auf die Funktionalität des M2-Protonenkanals angewiesen, was ihn zu einem entscheidenden Ziel für die Entwicklung antiviraler Medikamente macht. Ziel dieser Arbeit ist es, das Verständnis dieses Kanals zu verbessern, indem sein Protonentransfer-Mechanismus mit einem reaktiven Wassermodell innerhalb der klassischen Molekulardynamik und des protex -Frameworks simuliert wurde. Protex ist ein Python-basiertes Werkzeug, um Protonenübertragungen zwischen Molekülen in molekulardynamischen Simulationen zu ermöglichen. Folglich werden zeitaufwändige quantenmechanische Simulationen dieser Reaktionen bis zu einem gewissen Grad überflüssig. Eine wichtige Entwicklung in dieser Forschung war die Entwicklung des Drude Reactive Ionizable Polarizable Water (DRIP)-Modells, das zur Beschreibung von Protonentransfer-Simulationen in protex entwickelt wurde. Simulationen wurden durchgeführt, um das Verhalten des Kanals unter verschiedenen Protonierungszuständen zu beobachten, wobei sich zeigte, dass der Kanal eine offene Konformation beibehält, wenn drei oder vier Histidinreste protoniert sind. Diese Ergebnisse stimmen mit denen aus anderen experimentellen und rechnerischen Studien überein und zeigen, dass die funktionale Dynamik des Kanals selbst mit polarisierbaren Kraftfeldern und dem neuen Wassermodell effektiv simuliert und verstanden werden kann.
Abstract (eng)
The influenza A virus is a major cause of seasonal flu epidemics. The virus relies on the functionality of the M2 proton channel for replication, making it a crucial target for antiviral drug development. The aim was to enhance understanding of this channel by simulating its proton transfer mechanism using a reactive water model within classical molecular dynamics and the protex framework. protexis a python-based tool to enable proton transfers between molecules in molecular dynamics simulations. Consequently, time-consuming quantum mechanical simulations of these reactions become obsolete to some extent. A key development in this research was the creation of the Drude Reactive Ionizable Polarizable Water (DRIP) model, designed to describe proton transfers in protex . Polarizable molecular dynamics simulations were conducted to observe the channel’s behavior under various protonation states, revealing that the channel maintains an open conformation with three or four protonated histidine residues. These findings align with results from other experimental and computational studies, demonstrating that even with polarizable force fields and the new water model, the channel’s functional dynamics can be effectively simulated and understood.
Keywords (deu)
InfluenzaM2 Kanal
Keywords (eng)
InfluenzaM2 channel
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Extent (deu)
iv, 71 Seiten : Illustrationen
Number of pages
77
Study plan
Masterstudium Chemie
[UA]
[066]
[862]
Association (deu)
Title (eng)
Simulating proton transfer in the M2 ion channel of the influenza virus A
Parallel title (deu)
Simulation des Protonentransfers im M2-Ionenkanal des Influenzavirus A
Author
Nóra Kovács
Abstract (deu)
Das Influenza-A-Virus ist eine Hauptursache für saisonale Grippeepidemien. Das Virus ist für seine Replikation auf die Funktionalität des M2-Protonenkanals angewiesen, was ihn zu einem entscheidenden Ziel für die Entwicklung antiviraler Medikamente macht. Ziel dieser Arbeit ist es, das Verständnis dieses Kanals zu verbessern, indem sein Protonentransfer-Mechanismus mit einem reaktiven Wassermodell innerhalb der klassischen Molekulardynamik und des protex -Frameworks simuliert wurde. Protex ist ein Python-basiertes Werkzeug, um Protonenübertragungen zwischen Molekülen in molekulardynamischen Simulationen zu ermöglichen. Folglich werden zeitaufwändige quantenmechanische Simulationen dieser Reaktionen bis zu einem gewissen Grad überflüssig. Eine wichtige Entwicklung in dieser Forschung war die Entwicklung des Drude Reactive Ionizable Polarizable Water (DRIP)-Modells, das zur Beschreibung von Protonentransfer-Simulationen in protex entwickelt wurde. Simulationen wurden durchgeführt, um das Verhalten des Kanals unter verschiedenen Protonierungszuständen zu beobachten, wobei sich zeigte, dass der Kanal eine offene Konformation beibehält, wenn drei oder vier Histidinreste protoniert sind. Diese Ergebnisse stimmen mit denen aus anderen experimentellen und rechnerischen Studien überein und zeigen, dass die funktionale Dynamik des Kanals selbst mit polarisierbaren Kraftfeldern und dem neuen Wassermodell effektiv simuliert und verstanden werden kann.
Abstract (eng)
The influenza A virus is a major cause of seasonal flu epidemics. The virus relies on the functionality of the M2 proton channel for replication, making it a crucial target for antiviral drug development. The aim was to enhance understanding of this channel by simulating its proton transfer mechanism using a reactive water model within classical molecular dynamics and the protex framework. protexis a python-based tool to enable proton transfers between molecules in molecular dynamics simulations. Consequently, time-consuming quantum mechanical simulations of these reactions become obsolete to some extent. A key development in this research was the creation of the Drude Reactive Ionizable Polarizable Water (DRIP) model, designed to describe proton transfers in protex . Polarizable molecular dynamics simulations were conducted to observe the channel’s behavior under various protonation states, revealing that the channel maintains an open conformation with three or four protonated histidine residues. These findings align with results from other experimental and computational studies, demonstrating that even with polarizable force fields and the new water model, the channel’s functional dynamics can be effectively simulated and understood.
Keywords (deu)
InfluenzaM2 Kanal
Keywords (eng)
InfluenzaM2 channel
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Number of pages
77
Association (deu)
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