Świat atomów w komputerze: projektowanie nowych antybiotyków

Antybiotyki są niezastąpione w zwalczaniu infekcji bakteryjnych. Gdybyśmy chcieli projektować nowe antybiotyki metodą "zgadywania" i testowania ich skuteczności doświadczalnie, potrwałoby to bardzo długo i by było bardzo kosztowne. Z tego powodu każda cząsteczka, która może być nowym antybiotykiem, jest najpierw zaprojektowana w komputerze. W ten sposób sprawdza się jej miejsce wiązania, ocenia szanse na zwalczanie infekcji bakteryjnych oraz toksyczność. Cząsteczki, które pomyślnie przeszły ten etap, są następnie badane eksperymentalnie w laboratorium. Dopiero wiele lat później, po wielu badaniach i eksperymentach, taki lek może być zatwierdzony do podawania ludziom.

Na etapie komputerowego projektowania nowych antybiotyków wykorzystuje się modelowanie molekularne. Jesteśmy w stanie zobaczyć trójwymiarowy obraz zarówno cząsteczki, która może być nowym lekiem, jak i jej sposobu wiązania do receptora. Dzięki symulacjom dynamiki molekularnej możemy też obserwować jak poruszają się dane cząsteczki. Wszystko to jest możliwe, ponieważ znamy strukturę elektronową atomów, wiemy w jaki sposób atomy wiążą się między sobą oraz znamy charakter tych wiązań. Ponadto, znamy masę każdego atomu i za pomocą prostych praw fizyki, jesteśmy w stanie modelować ich sposób poruszania się. Na wykładzie zaobserwujemy m. in. sposób wiązania wybranych antybiotyków do rybosomu bakteryjnego oraz obejrzymy krótkie filmiki z symulacji dynamiki molekularnej.