1. Messa a punto di nuovo “software” adatto alla trattazione di
sistemi molecolari di grandi dimensioni, in particolare enzimi
oppure reazioni convenzionali organiche e organometalliche con una
trattazione esplicita delle molecole di solvente nel quale avviene
la reazione. Questo “software” è basato su metodi ibridi
quanto-meccanici (QM) e di meccanica molecolare (MM): metodi
(QM/MM).
2. Studi teorico-computazionale di reazioni organiche e
organometalliche.
Lo scopo di questi studi è: (a) Determinare il meccanismo di
reazioni importanti dal punto di vista sintetico sia per laboratori
industriali che accademici. (b) Individuare la specie
“attiva” coinvolta in reazioni catalizzate o mediate dai metalli.
(c) Capire il ruolo specifico giocato dal metallo. Questi studi
sono effettuati utilizzando metodi QM (DFT, MSCSCF, CI,
Moller-Plesset, Coupled Cluster) e metodi ibridi QM/MM.
3. Costruzione di modelli computazionali per lo studio di
reazioni biochimiche e del loro meccanismo.
Il meccanismo di importanti processi biochimici viene esaminato per
mezzo di metodi QM, MM e QM/MM. In particolare si studiano reazioni
che coinvolgono enzimi e metallo-enzimi. Il nostro obiettivo è
quello di definire una strategia computazionale che permette di
costruire sistemi-modello attendibili per la simulazione di
importanti processi biologici. Questa strategia si basa sia su un
esame convenzionale della superficie di energia potenziale sia
sull'utilizzo di tecniche di dinamica molecolare.
1. Messa a punto di nuovo “software” adatto alla trattazione di
sistemi molecolari di grandi dimensioni, in particolare enzimi
oppure reazioni convenzionali organiche e organometalliche con una
trattazione esplicita delle molecole di solvente nel quale avviene
la reazione. Questo “software” è basato su metodi ibridi
quanto-meccanici (QM) e di meccanica molecolare (MM): metodi
(QM/MM).
Il codice COBRAM, nato da questo progetto, permette di
interfacciare molti codici QM e MM oggi disponibili sul mercato.
Esso rende possibile uno studio efficiente di sistemi enzimatici
dividendo l'intero sistema in più regioni. Quella più interna (in
generale la più piccola) è trattata a livello QM e include i
residui del sito attivo che giocano un ruolo chiave nella catalisi
(rottura e formazione di nuovi legami chimici) e la porzione di
substrato direttamente coinvolta nel processo. Le regioni più
esterne sono trattate a livello MM. Queste regioni sono coinvolte a
livelli diversi di accuratezza nei processi di ottimizzazione di
geometria e/o di dinamica molecolare. Gli algoritmi utilizzati
rendono l'utilizzo di questo codice particolarmente efficiente e
competitivo rispetto ad altri codici disponibili sul mercato.
2. Studi teorico-computazionale di reazioni organiche e
organometalliche.
Lo scopo di questi studi è: (a) Determinare il meccanismo di
reazioni importanti dal punto di vista sintetico sia per laboratori
industriali che accademici. (b) Individuare la specie
“attiva” coinvolta in reazioni catalizzate o mediate dai metalli.
(c) Capire il ruolo specifico giocato dal metallo. Questi studi
sono effettuati utilizzando metodi QM (DFT, MSCSCF, CI,
Moller-Plesset, Coupled Cluster) e metodi ibridi QM/MM.
Sono studiate in modo particolare reazioni di carbonylazione,
metatesi, ciclopropanazione, riduzione di chetoni catalizzate da
metalli di transizione come Cu, Zn, Pd, Pt, Rh.
3. Costruzione di modelli computazionali per lo studio di
reazioni biochimiche e del loro meccanismo.
Il meccanismo di importanti processi biochimici viene esaminato
per mezzo di metodi QM, MM e QM/MM. In particolare si studiano
reazioni che coinvolgono enzimi e metallo-enzimi. Il nostro
obiettivo è quello di definire una strategia computazionale che
permette di costruire sistemi-modello attendibili per la
simulazione di importanti processi biologici. Questa strategia si
basa sia su un esame convenzionale della superficie di energia
potenziale sia sull'utilizzo di tecniche di dinamica molecolare.
Sono in corso di studio i meccanismi d''azione di enzimi importanti
per il loro ruolo biologico: racemasi, glutaminil ciclasi,
anidrasi, endonucleasi, glucosilasi, proteine che giocano un ruolo
chiave nei processi di riparazione del DNA.