Введение
1 Обзор белковых ассамблей 16
1.1 Вирус Cowpea Chlorotic Mottle Virus 16
1.2 Микротрубочки 18
2 Обзор существующих вычислительных методов для описания механики биомолекул 21
2.1 Метод конечных элементов, метод нормальных мод, полноатомное моделирование молекулярной динамики 21
2.2 Упрощенные (крупнозернистые) модели 24
3 Крупнозернистая модель на основе нативной топологии 25
3.1 Наноиндентирование in silico: обоснование использования крупнозернистого моделирования для описания биомолекулярных ассамблей 25
3.2 Модель Саморганизующегося Полимера 26
3.3 Параметризация модели СОП для капсида CCMV 29
3.4 Параметризация модели СОП для полимера МТ 30
3.5 Программный пакет SOP-GPU 31
4 Наноманипулирование in vitro и in silico 33
4.1 Динамическая силовая спектроскопия на одной частице 33
4.2 Метод наноиндентирования in silico з
5 Биомеханика капсида CCMV 37
5.1 Силовое наноиндентирование in silico капсида CCMV 37
5.2 Механические свойства CCMV зависят от локальной симметрии 39
5.3 Термодинамические характеристики процесса индентирования CCMV 46
5.4 Механическая реакция капсида в зависимости от геометрии приложенной силы 47
5.5 Динамика CCMV в равновесии и вдали от равновесия 48
5.6 Основные выводы и обсуждение результатов исследования биомеханики CCMV 52
6 Биомеханика полимера МТ 60
6.1 Силовое наноиндентирование in silico полимера МТ 60
6.2 Структурные переходы в полимере МТ под воздействием внешнего механического напряжения 62
6.3 Механизм деформации и коллапса МТ 64
6.4 Термодинамика тубулиновых взаимодействий в полимере МТ 66
6.5 Определение жесткости при изгибе протофиламентов и полимера МТ 70
6.6 Основные выводы и обсуждение результатов исследования биомеханики МТ 71
7 Аналитическая модель деформации биологической частицы 77
7.1 Обоснование разработки аналитической модели 77
7.2 Определение степеней свободы деформируемой частицы 80
7.3 Модель Флуктуирующих Нелинейных Пружин 83
7.4 Применение модели Флуктуирующих Нелинейных Пружин 87
7.5 Обсуждение полученных результатов 91
Заключение
Список литературы
