Protein adsorption on molecular sieves: Ab initio modeling
Project goals
The adsorption of proteins onto ordered mesoporous silica (OMS) is important due to the possible industrial applications as biocatalyst or drug delivery systems etc. The theoretical description of those materials is quite challenging task due to the complex structural features of both adsorbent (such as SBA-15) and adsorbate (protein). The common theoretical description of those host-guest systems is with force-fields, which accuracy has not been validated. A new systematic approach for the interactions between the OMS and protein interface is proposed. The strategy is based on highly accurate ab initio calculations of model systems to parameterize the force-field parameters and its validation is performed by means of adsorption of small peptides at well-defined microporous materials. The role of the solvent (water) on the interaction between OMS and proteins will be also addressed. The search for the interaction patterns between OMS and proteins should indicate some general features, which could be helpful in designing new OMS materials.
Keywords
adsorptionmesoporous silicaproteinsab initio modelingforce-field parameterization
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Post-graduate (doctorate) grants
Call for proposals
Postdoktorandské granty 15 (SGA0201400003)
Main participants
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
14-18521P
Alternative language
Project name in Czech
Adsorpce proteinů na molekulových sítech: Ab initio modelování
Annotation in Czech
Porozumění adsorpce proteinů na mezoporézních molekulových sítích (ordered mesoporous silica, OMS) je podstatné zejména z důvodu průmyslového využití (biokatalýza, léčiva, atd.). Teoretický popis těchto systémů je výzvou vzhledem k jejich komplikované struktuře. Popis na úrovni standardních silových polí nemusí být dostatečný a jejich přesnost nebyla pořádně ověřena. V tomto projektu navrhuji systematický přístup k popisu interakce mezi OMS materiály a proteiny. Základním výchozím bodem je velmi přesný ab initio popis modelových systémů, které slouží pro parametrizaci silového pole. Parametry silového pole jsou testovány (ověřeny) proti přesným výpočtům adsorpce malých peptidů na dobře definovaných mikroporézních materiálech. Rovněž je nutné porozumět roli solventu (voda) mezi OMS a proteiny. S výsledným silovým polem lze modelovat adsorpci proteinů na OMS materiálech s dostatečnou přesností, a tudíž získat obecné trendy, na jejichž základě je možné navrhovat nové a z hlediska adsorpce lepší mezoporézní materiály.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project solution was not smooth, underwent a number of difficulties and the expected results were not obtained. Despite the postponement of the project's assessment, the only valuable output of the three-year project is a paper published in Comput. Theor. Chem. (2017), which really deals with the project topics. The project objectives were only partially achieved.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2014
Realization period - end
Apr 23, 2018
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Mar 17, 2016
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP19-GA0-GP-U/04:1
Data delivery date
Jun 11, 2019
Finance
Total approved costs
2,278 thou. CZK
Public financial support
2,278 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
2 278 CZK thou.
Public support
2 278 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
CF - Physical chemistry and theoretical chemistry
Solution period
01. 01. 2014 - 23. 04. 2018