Skip to main content
SUPERVISOR
Vahid Salari,Seyed Javad Hashemifar,Mojtaba Alaei
وحید سالاری (استاد راهنما) سید جواد هاشمی فر (استاد راهنما) مجتبی اعلائی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Farzaneh Kazemifar
فرزانه کاظمی فر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Investigation of influential parameters on the molecular dynamics simulation of Potassium ion channel KcsA
The present work aims to investigate the operation mechanism of one of the most important biological molecules, the potassium ion channel (KscA), using classical molecular dynamics simulations. Potassium ion channel is a membrane protein. An electric potential difference between channel ends creates an electric field along its axis, resulting in a flow of ions through the channel. Our simulations indicate that the ionic strength of the surrounding aqueous solution plays a critical role in the dynamics of potassium ions. In the simulation of the channel, an ionic strength can be applied by introducing a localized electric field. We find that applying an ionic strength close to the physiological conditions of an organism, weakens the main electric field and thus disturbs the flow of ions along the channel. By increasing the main electric field, this disruption is resolved and the flow of ions continues correctly. Moreover, we find that the simulation results are significantly influenced by the choice of truncation radii in the calculation of short- and long-range forces. We also investigate some possible events such as the trapping of an ion by carbonyl groups of selectivity filter, and ion cooling in the filter. It is concluded that, while classical simulations can successfully prove the possibility of an ion trapping, they can not prove the ion cooling in the filter. However, analyzing the self-correlation function of ion velocities shows a slowdown in ion motions in the filter.
در این پایان ‌نامه قصد داریم عملکرد یکی از مهم‌ ترین مولکول‌ های زیستی، یعنی پروتئینی به ‌نام کانال یونی پتاسیم را با استفاده از شبیه‌ سازی دینامیک مولکولی کلاسیک بررسی کنیم. کانال یونی پتاسیم یک پروتئین غشایی است و میدان الکتریکی ناشی از اختلاف پتانسیل الکتریکی دو سر آن عامل اصلی شارش یون در طول این کانال است. پس از انجام شبیه‌سازی، دریافتیم از جمله عوامل تأثیرگذار در شبیه‌‌ سازی دینامیک یون‌ های پتاسیم درکانال یونی KcsA، قدرت یونی محیط آبی است که کانال در آن قرار دارد. اعمال قدرت یونی نزدیک به شرایط فیزیولوژیکی موجود زنده، با ایجاد یک میدان الکتریکی موضعی، میدان الکتریکی دو سر کانال را تضعیف می‌‌کند و در نتیجه در شارش یون در طول کانال تأثیر می ‌گذارد. با افزایش میدان الکتریکی دو سر کانال اثر این اختلال جبران شد و شارش یون به درستی انجام گرفت. هم ‌چنین مشاهده شد که تغییر شعاع ‌های قطع مربوط به محاسبه‌ی نیروهای کوتاه ‌برد و بلند‌برد بر نتایج حاصل از شبیه ‌سازی دینامیک مولکولی اثر قابل ملاحظه‌ ای دارد. سپس برخی آثار احتمالی نظیر به دام افتادن یون توسط گروه ‌های کربونیل فیلتر و سرد شدن یون در فیلتر بررسی شد. در نهایت مشاهده شد که به دام افتادن یون را با استفاده از شبیه‌ سازی کلاسیک می ‌توان نشان داد، اما نتایج شبیه‌سازی کلاسیک قادر به نشان دادن سرد شدن یون در فیلتر نیستند و با رسم تابع خود‌همبستگی سرعت یون‌ ها تنها می ‌توان نشان داد که سرعت یون در فیلتر کمتر می‌ شود.

تحت نظارت وف ایرانی