Výzkumné projekty prof. P. Hobzy

• přesné výpočty stabilizačních energií párů bazí nukleových kyselin a párů aminokyselin; mnohočásticové členy
• určování struktury modelových a biomolekulových komplexů
• „on-the-fly“ ab initio molekulová dynamika izolovaných molekul, molekulových a biomolekulových komplexů; anharmonická vibrační spektra
• struktura, stabilizační energie a termodynamické vlastnosti ligandových komplexů DNA a proteinů
• nepravá vodíková vazba

Výzkumné projekty O. Bludského

Zkušební molekuly (např. CO, H₂) se často používají k charakterizaci složitých molekulárních prostředí (molekulová síta, molekulové matrice). Přiřazení spektrálních charakteristik k příslušným strukturám bývá velmi obtížné, v mnoha případech dokonce nemožné. Naším cílem je přiřazení spektrálních vlastností konktrétním strukturám, a to pomocí srovnání experimentálních a teoretických spekter.

Výzkumné projekty M. Kabeláče

• konformační hyperplocha biomolekul
• hydratace a solvatace molekul
• přesné ab initio výpočty nekovalentích interakcí v biologicky relevantních systémech

Výzkumné projekty P. Nachtigalla

Tzv. „metal-exchanged“ zeolity (M⁺/zeolity) jsou intenzivně studovány, protože vykazují neobyčejné sorpční a katalitické vlastnosti. Oblastí našeho zájmu je studium koordinace a lokalizace kationtových poloh kovů v zeolitech a jejich interakce s adsorbovanými molekulami. Pro popis těchto systému se s výhodou využívají periodické DFT a hybridní QM/MM metody.

Předmětem studia jsou kationtové polohy různých topologií (MFI, FER, IFR, LTA aj.) a chemického složení. Naší cílem je pochopení souvisloti mezi vazbou kovu a jeho katalitickými vlastnostmi. Metodami teoretické chemie studujeme vibrační dynamiku molekul adsorbovaných na M⁺/zeolity. S použitím moderních „ω/r scaling“ metod a periodických modelů jsme schopni se spektroskopickou přesností určit vibrační frekvence malých molekul vázaných v kanálech zeolitů. To nám umožňuje interpretovat experimentálně získaná IČ spektra.

Teoreticky studujeme vlastnosti zeolitů obsahujících měď, konkrétně elektronické excitační energie (UV/VIS spektra), katalytickou aktivitu a vibrační dynamiku absorbovaných molekul.

Výzkumné projekty D. Nachtigallové

Chování excitovaných stavů bazí nukleových kyselin je předmětem studia mnoha experimentálních i teoretickcýh prací. Jejich cílem je pochopení fotochemických vlastností, jež zabraňují poškození DNA ultrafialovým zářením. V naší skupině se zabýváme výpočty elektronicky excitovaných stavů bazí nukleových kyselin v jejich stackovém uspořádání, především za účelem vysvětlení přenosu energie mezi bazemi. Směřujeme k objasnění interakcí mezi elektronicky vzbuzenými stavy bazí v DNA v závislosti na jejich pořadí a vzájemné orientaci. Výpočty na malých modelových systémech pomáhají pochopit tyto jevy s využitím vysoce přesných výpočetních metod, jejichž použití u bazí nuklových kyselin je z hlediska výpočetních nároků často omezené.

Výzkumné projekty V. Špirka

• kvantově-mechanické studie molekulových pohybů oponovaných neharmonickými (tj. obsahujícími více minim) potentiály (konformační dynamika, izomerizace, přenosy protonu, dynamické korekce molekulových vlastností)
• teoretické výpočty vysoce excitovaných rotačně-vibračních stavů malých molekul (statistické vlastnosti stavů, „energy clustering,“ skrytá symetrie, elementární chemické reakce
• přibližné metody kvantově-chemických výpočtů (adiabatické separace, numerická integrace spřažených Schrödingerových rovnic)

Výzkumné projekty J. Šponera

• výpočetní chemie nukleových kyselin
• strukturální molekulární biologie a biofyzika
• molekulové modelování, atomistické simulace biopolymerů
• kvantová chemie, bioinformatika

Strukturální studie funkčních RNA molekul zahrnují výzkum několika ribozymů (Hepatitis Delta Virus r., Hairpin r. a Hammerhead r.), jež v současnosti směřuje k MD a QM/MM analýze reakčních mechanismů. Důraz je kladen na dynamiku klíčových částí ribosomální RNA jako např. „A-site finger,“ L7/L12 a L1 domén, které jsou nezbytné pro vazbu tRNA a její pohyb v rámci ribosomu během proteosyntézy.

Výzkumné projekty J. Vondráška

• stabilizace proteinů a její důsledky pro protein-folding
• de novo design funkčních peptidů a malých proteinů nesoucích biologickou funkci
• strukturální bioinformatika založená na velmi přesných ab initio výpočtech