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Implementation and testing of CHARMM as backend to the free energy package Transformato
Benedict Johannes Braunsfeld
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie
Betreuer*in
Stefan Boresch
DOI
10.25365/thesis.66300
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-20809.30744.652054-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In den letzten Jahren haben sich Berechnungen der freien Energie zu einer beliebten
Methode im akademischen Bereich sowie in der pharmazeutischen Industrie entwickelt, da es die Möglichkeit bietet die thermodynamischen Eigenschaften eines
Systems zu berechnen. Bei Berechnungen der freien Energie ist es möglich, die Differenz in der freien Energie entlang eines nicht-physikalischen Pfades zu berechnen,
indem kleine Teile des Systems transformiert werden, z.B. eine funktionelle Gruppe
in eine andere umgewandelt wird. Diese Transformation wird über eine Reihe von
Intermediaten durchgeführt. Ein neuer Ansatz berechnet einen Common-Core zwischen dem Anfangs- und dem Endzustand ein und berechnet die Differenz der freien
Energie zwischen dem Anfangszustand und dem Common-Core, sowie zwischen
dem Endzustand und dem Common-Core, um die Differenz der freien Energie zwischen Anfangs- und Endzustand zu erhalten. Das Programmpaket TRANSFORMATO
ist eine Implementierung dieses Ansatzes, welche automatisch die verschiedenen
benötigten Zwischenzustände aufsetzt. In dieser Arbeit wurde ein CHARMM-Backend
erfolgreich in das TRANSFORMATO-Paket implementiert. Diese Implementierung
wurde verwendet, um zu zeigen, dass TRANSFORMATO den Common-Core Ansatz
sowohl für CHARMM als auch für das openMM-Backend erfolgreich umsetzt, indem
Berechnungen, die mit TRANSFORMATO durchgeführt wurden, gegen Referenzberechnungen validiert wurden, die mit dem PERT-Modul von CHARMM durchgeführt wurden.
Abstract
(Englisch)
In recent years free energy calculations have become a popular method in academia
and the pharmaceutical industry, due to the possibility to calculate the thermodynamic properties of a system. In free energy calculations, it is possible to calculate
free energy differences along non-physical pathways by transforming small parts of
the system, i.e., changing a functional group into another. This transformation is
done over a series of intermediate states. A new approach inserts a common core
state between the initial and the final state and calculates the free energy difference
between the initial state and the common core, as well as between the final state and
the common core to obtain the free energy difference between initial and final state.
The TRANSFORMATO package is an implementation of this approach, automatically
setting up the various intermediate states needed. In this thesis, a CHARMM backend
was successfully implemented into the TRANSFORMATO package. This implementation
was used to show that TRANSFORMATO successfully implemented the common core
approach for both CHARMM and openMM backend by validating calculations done with
TRANSFORMATO against reference calculations done with the established PERT module
of CHARMM.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
free energy calculations molecular dynamics simulations serial atom insertion common core CHARMM openMM Transformato
Schlagwörter
(Deutsch)
Freie Energie Rechnungen Molecular Dynamiken CHARMM openMM Transformato
Autor*innen
Benedict Johannes Braunsfeld
Haupttitel (Englisch)
Implementation and testing of CHARMM as backend to the free energy package Transformato
Paralleltitel (Deutsch)
Implementierung und Test von CHARMM als Backend für das Freie-Energie-Paket Transformato
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
xvii, 62 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Stefan Boresch
AC Nummer
AC16251055
Utheses ID
58731
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |