bioweb: molecular modelling group / grupo de modelado molecular

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RESEARCH LINES / LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN.


Development of a more efficient and accurate system of QM/MM approach (FIREBALL/AMBER) for the computer simulation of enzymatic reactions. The use of Quantum Mechanics / Molecular Mechanics (QM/MM) interfaces allow the simultaneous use of both approaches in the study of complex reactions such as those occurring at the active centre of molecules of biological interest (biomolecules). From the 70s to the present, QM/MM simulation methods had to choose between accuracy (using computationally expensive ab-initio systems for the QM part) and computational efficiency (using semiempirical Hamiltonians that allow for a much faster calculation). In collaboration with the group of Dr. José Ortega Mateo (Department of Theoretical Condensed Matter Physics, UAM) we have developed a new QM/MM simulation method, called FIREBALL/AMBER ( J. Chem. Theory Comput. 10 2185), with a theory level similar to Gaussian but several hundred times more efficient, which represents a major step forward for the computer simulation of bioprocesses. The project involves both the development and refinement of the system and its application to the study of enzymatic reactions in proteins of interest to biomedicine: Cohesins SMC1A-SMC3, HIV-RT, FoF1-ATPase, Carnitine acyltransferases, the bacterial protein FtsZ, etc.

Desarrollo de un nuevo sistema más eficiente y preciso de aproximación QM/MM (FIREBALL/AMBER) para la simulación computacional de reacciones enzimáticas. El uso de interfaces Mecánica Cuántica / Mecánica Molecular (QM/MM) permite el uso simultáneo de ambos modos de simulación en el estudio de reacciones complejas, como las que ocurren en el centro activo de moléculas de interés biológico (biomoléculas). Desde los años 70 hasta la actualidad, los métodos de simulación QM/MM han tenido la necesidad de elegir entre precisión (utilizando sistemas ab-initio para la parte QM muy costosos computacionalmente) o eficiencia computacional (utilizando hamiltonianos semiempíricos que permiten un cálculo más rápido). En colaboración con el grupo del Dr. José Ortega Mateo (Departmento of Física Teórica de la Materia Condensada, UAM), hemos desarrollado un nuevo método de simulación QM/MM, llamado FIREBALL/AMBER ( J. Chem. Theory Comput. 10 2185), con un nivel de teoría parecido al de Gaussian pero con una eficiencia computacional cientos de veces mayor, lo que supone un auténtico salto cualitativo en la simulación computacional de bioprocesos. El proyecto incluye tanto el desarrollo y refinamiento del sistema como su aplicación al estudio de reacciones enzimáticas de interés en biomedicina: Cohesinas SMC1A-SMC3, HIV-RT, FoF1-ATPasa, Carnitina aciltransferasas, la proteína bacteriana FtsZ, etc.
 
Molecular dynamics simulation of polymerization and depolymerization processes of bacterial septum protein FtsZ. Design of specific inhibitors to be used as antibacterial drugs using "in silico" drug design systems based on the properties of the receptor molecule. This project is developed in the framework of an R&D contract between Biomol-Informatics and the Fundación "Severo Ochoa".

Simulación mediante dinámica molecular de los procesos de polimerización y despolimerización de la proteína de septo bacteriano FtsZ. Diseño de inhibidores específicos que puedan utilizarse como antibacterianos usando sistemas "in silico" de diseño de fármacos basados en las propiedades de la molécula receptora. Proyecto desarrollado en el marco de un contrato de I+D entre Biomol-Informatics y la Fundación "Severo Ochoa".
 
FUNDING / FINANCIACIÓN.


2011-2014."DIGEN-1K: Experimental development of a Genetic Diagnostics Method using Next Generation Sequencing" (Partners: Biomol-Informatics SL, Madrid Science Park, Hospital La Paz Institute for Health Research -IdiPaz-). / "DIGEN-1K: Desarrollo Experimental de un Sistema de Diagnóstico Genético e Identificación de Patógenos mediante Secuenciación Genómica". (En colaboración con: Biomol-Informatics SL, Parque Cientifico de Madrid, Instituto de Investigación Hospital Universitario La Paz -IdiPaz-). Plan Nacional I+D+I Ref.: INNPACTO IPT-2011-0964-900000. (Principal Inv.: Paulino Gómez-Puertas).
 
2008-2016. "Development of a computer-aided drug design system". Contract for Research and Development on Bioinformatics between Biomol-Informatics SL and Fundación "Severo Ochoa". / "Desarrollo de un sistema de diseño computacional de fármacos". Contrato de Investigación y Desarrollo en Bioinformática entre Biomol-Informatics SL y la Fundación "Severo Ochoa". (Coord.: Paulino Gómez-Puertas).
 
2011-2012."Use of specific peptides from proteins FtsA and FtsZ as antimicrobials" / "Uso de péptidos específicos de la proteínas FtsZ y FtsA como antimicrobianos". Plan Nacional I+D+I Ref.: EXPLORA SAF2011-13156-E. (Principal Inv.: Paulino Gómez-Puertas).
 
2008-2012. Type-C Consolider: "Molecular bases of action of carnitine palmitoyltransferases as regulators of fat oxidation and their role on insulin resistance, type II diabetes and the hypothalamic appetite regulation". / Eje-C Consolider: "Bases moleculares de acción de las carnitina aciltransferasas como reguladoras de la oxidación de las grasas y su papel en la obesidad, la resistencia a la insulina y el apetito". Plan Nacional I+D+I 2007. Ref: SAF2007-61926. (Coordinador Consolider: Fausto G. Hegardt, Univ. Barcelona).
 
2007-2011. "Structure and function of human CPTI. / Estructura y función de la CPT1 humana.". F.I.S. CIBER 2006: Fisiopatología de la Obesidad y Nutrición. Ref: CB06/03/0026. (Principal Inv: Fausto G. Hegardt, Univ. Barcelona).
 
2007-2010. "COMBACT. New targets to combat pathogenic bacteria. / COMBACT. Nuevas dianas para combatir a las bacterias patógenas". Comunidad de Madrid, I+D Biociencias 2006. Ref: S-BIO-0260-2006. (Principal Inv: Paulino Gómez-Puertas).
 
2007-2009. "BIOSINCEL. Synthetic biology of cellular division: reconstruction of the bacterial division proto-ring. / BIOSINCEL. Biología sintética de la división celular: reconstrucción del proto-anillo de división bacteriano". CSIC: Proyectos Intramurales de Frontera 2006. Ref: 200620F0022. (Principal Inv: Paulino Gómez-Puertas).
 
2004-2007. "Bioinformatics: Protein-protein and protein-ligand interactions. Modelling human CPTI function. / Bioinformática: Interacciones proteína-proteína y proteína-ligando. Modelado de la función de la CPTI humana". Plan Nacional I+D+I 2003. Ref: SAF2004-06843. (Principal Inv: Paulino Gómez-Puertas).
 
2004. "Molecular basis of the anti-obesity properties of C75 compound. / Bases Moleculares de las Propiedades Anti-Obesidad del Fármaco C75". Fundación Puleva. Research Prize 2004. (Principal Inv: Fausto G. Hegardt, Univ. Barcelona).
 
2003-2004. "GenomeSpace: sequence to structure. / GenomeSpace: de la secuencia a la estructura". Intramural CAB-CSIC. (Principal Inv: Paulino Gómez-Puertas).
 
2002-2005. "Bio-PARTNeR: Protein interaction network / Bio-PARTNeR: Red de interacción entre proteínas". Fundación Ramón Areces. (Principal Inv: Paulino Gómez-Puertas).
 







BIOWEB: MOLECULAR MODELLING GROUP
Centro de Biología Molecular "Severo Ochoa" (CSIC-UAM).
http://www.cbm.csic.es/bioweb
C/ Nicolás Cabrera, 1. Campus UAM, Cantoblanco.
28049 Madrid. Spain
Tel: (+34) 91 196 4662 / 4663
Fax: (+34) 91 196 4420
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