Grand-canonical description of the chemical reactions at constant pH.
Project goals
The study of structures and dynamics of metal ions coordinated with fragments of oligonucleotides, proteins and peptides (biomolecules) at the molecular level can verify the validity and predict the basic reaction mechanisms of metal complexes in biophysical and biochemical processes. Quantum mechanical methods combined with molecular modeling (QM/MM) are a unique tool for such a study, as it will allow the relatively larger neighborhood of the reaction center to be included which ensures correct geometric and electronic arrangement. The constant pH model requires the inclusion of structures differing in the number of active protons which can be combined into the necessary Legendre transformations of the Gibbs free energy. This approach will be used to study interactions of Pt(II), Ru(II), and Au(I) complexes with biomolecular models, especially oligopeptides. Thermodynamic and kinetic descriptions will be compared with the measured data. Within the project, experiments on the influence of the enzymatic activity of TrxR reductase by Au (I) complexes are planned and compared by QM/MM.
Keywords
ab-initio calculationdensity-functional-theorythermodynamicsreaction-kineticsmetallocomplexesanticancer-drugs
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202300001
Main participants
Univerzita Karlova / Matematicko-fyzikální fakulta
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
23-06909S
Alternative language
Project name in Czech
Grand-kánonický popis chemických reakcí při konstantním pH.
Annotation in Czech
Studium struktur a dynamiky kovových iontů koordinovaných s fragmenty oligonukleotidů, proteinů a peptidů (biomolekul) na molekulární úrovni slouží k ověření platnosti a předpovědi základních reakčních mechanismů kovových komplexů v biofyzikálních a biochemických procesech. Kvantově mechanické metody kombinované s molekulovým modelováním (QM/MM) jsou unikátním nástrojem pro takovéto studium, protože umožní zahrnutí relativně většího okolí reakčního centra a tím i jeho správné geometrické a elektronické uspořádání. Model pro výpočty konstantního pH vyžaduje zahrnutí struktur lišících se počtem aktivních protonů, které pak lze zkombinovat do potřebných Legendrových transformací Gibbsovy volné energie. Tímto přístupem budou studovány interakce Pt(II), Ru(II) a Au(I) komplexů s modely biomolekul, především oligopeptidů. Termodynamický a kinetický popis bude porovnán s naměřenými daty. V rámci projektu jsou plánovány experimenty ovlivnění enzymatické aktivity TrxR reduktázy komplexy Au(I). Experimentální uspořádání bude současně simulováno pomocí QM/MM kombinovaného přístupu.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2023
Realization period - end
Dec 31, 2025
Project status
K - Ending multi-year project
Latest support payment
Apr 1, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Feb 21, 2025
Finance
Total approved costs
7,197 thou. CZK
Public financial support
6,645 thou. CZK
Other public sources
552 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
7 197 CZK thou.
Public support
6 645 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Physical chemistry
Solution period
01. 01. 2023 - 31. 12. 2025