| | SLO | ENG | Cookies and privacy

Bigger font | Smaller font

Search the digital library catalog Help

Query: search in
search in
search in
search in
* old and bologna study programme

Options:
  Reset


1 - 5 / 5
First pagePrevious page1Next pageLast page
1.
Kvantno mehansko proučevanje molekularnih mehanizmov karcinogeneze in njeno preprečevanje z naravnimi spojinami
Eva Španinger, 2022, doctoral dissertation

Abstract: Povzetek Dasiravno obdobje intenzivnega preučevanja raka traja že dobro stoletje, nam še vedno ni obrodilo odgovorov na številna ključna vprašanja o nastanku raka (karcinogenezi), dejavnikih, ki vplivajo na njegovo napredovanje; in seveda kako ga uspešno zdraviti brez ali s kar najmanj stranskimi učinki. Vsled navedega nam ni manjkalo povodov, da se lotimo preučevanja raka s povsem drugačnim, sodobnejšim in varnejšim pristopom. Preučevanja karcinogeneze oziroma njenih molekularnih mehanizmov smo se v doktorskem delu lotili s pomočjo računalniških metod osnovanih na kvantni kemiji oziroma kvantni mehaniki. In silico pristop k preučevanju molekularnih mehanizmov za razliko od številnih drugih namreč ne predstavlja zdravstvenega tveganja. Najprej smo izvedli simulacije reakcije alkilacije in acilacije karcinogena β-propiolaktona z genetskim materialom oziroma posameznimi DNK bazami (adeninom, citozinom, gvaninom in timinom). Uporaba posameznih baz nam je olajšala in pospešila izračune ter omogočila, da smo spoznali, katera so ranljivejša mesta našega dednega materiala in najverjetnejša tarča kemijskih karcinogenov. Za širši in podrobnejši vpogled v molekularne mehanizme karcinogeneze smo preučili tudi mehanizme reakcij karcinogena akrilonitrila z DNK bazami. Kasneje smo z enakimi metodami izvedli tudi reakcije karcinogena β-propiolaktona s snovmi z antikancerogenim delovanjem kamor spadajo glutation (telesu naravni lovilec) in nekatere polifenolne spojine, ki bi glutation lahko potencialno nadomestile in tako preprečile karcinogenezo. Tako smo pokazali, da lahko z računalniškimi metodami na temeljih kvantne kemije ne le preučujemo karcinogenezo, ampak tudi iščemo potencialne kandidate za njeno preprečevanje in celo zdravljenje. V disertaciji smo obsežno predstavili številne naravne spojine skupaj z njihovimi odkritimi biološkimi mehanizmi antikancerogenega delovanja in prednostmi njihovega zaužitja, med katerimi so številni polifenoli, kakor tudi nekatere naravne spojine iz hmelja, čigar uporaba sega ne samo stoletja, temveč celo tisočletje nazaj. Dandanes pa se počasi oživlja uporaba hmelja tudi v zdravstvene namene in ne zgolj v prehranske. Nenazadnje pa nas je zanimalo tudi ali lahko s pomočjo simulacij molekulske dinamike, ki prav tako spadajo med računalniške metode parametrizirane na kvantni mehaniki, preučujemo tudi posledice karcinogeneze, v našem primeru polimorfizmov posameznega nukleotida. Za razliko od večine znanstvene srenje smo hodili po manj raziskanem terenu, saj smo se odločili preučiti vpliv regulatornega polimorfizma posameznega nukleotida (rSNP-ja) iz nekodirajočega področja genoma na vezavo transkripcijskega faktorja vpletenega v ekspresijo specifičnega gena oziroma na regulacijo genske ekspresije tega gena. Nekodirajoči del genoma je še vedno zelo slabo raziskan, čeprav tudi asociacijske študije na celotnem genomu (GWAS) nakazujejo na to, da so tudi polimorfizmi locirani na nekodirajočem delu genoma povezani s povečanim tveganjem za nastanek raka. Dokazali smo, da je s tovrstnim pristopom mogoče preučevati rSNP-je in osvetlili številne ovire na poti k uspešnejšemu in vsestranskemu preučevanju raka, ki lahko v bodoče postanejo nove priložnosti in nova področja raziskav o raku. Doktorsko delo tako zaobjema vse faze raka od njegovega preprečevanja, preko karcinogeneze (nastanka) in preučevanja njenih posledic, vse do zaviranja karcinogeneze ter nenazadnje naravnega zdravljenja raka. S preučevanjem mehanizmov nastanka raka se lahko bolje seznanimo s samo boleznijo in jo posledično, če že ne preprečimo, lahko vsaj ustrezneje zdravimo. Utiramo torej pot k uspešnejšemu preprečevanju in zdravljenju raka z manj ali celo brez stranskih učinkov.
Keywords: rak, karcinogeneza, kvantna mehanika, molekulska dinamika, polifenoli, hmelj
Published in DKUM: 07.12.2022; Views: 663; Downloads: 83
.pdf Full text (5,33 MB)

2.
Preučevanje mehanizmov antikarcinogenega in nevroprotektivnega delovanja naravnih polifenolnih spojin : doktorska disertacija
Veronika Furlan, 2022, doctoral dissertation

Abstract: Namen doktorske disertacije je z uporabo inovativnih računalniških pristopov preučiti in pojasniti slabo raziskane molekularne mehanizme antikarcinogenega in nevroprotektivnega delovanja naravnih polifenolnih spojin v vlogi preprečevalcev nastanka raka ter v vlogi zaviralcev napredovanja karcinogeneze in Alzheimerjeve bolezni. V prvem delu doktorske disertacije smo z uporabo kvantomehanskih simulacij obravnavali polifenol [6]-gingerol in tripeptid glutation v vlogi lovilcev devetih genotoksičnih kemijskih karcinogenenov ter tako kot prvi omogočili dragocen vpogled v pripadajoče geometrije reaktantov in prehodnih stanj, ki potrjujejo veljavnost predpostavljenega SN2 reakcijskega mehanizma. Predstavljena kvantnomehanska metodologija ima velik potencial, da postane standardno orodje za napovedovanje kemozaščitnega potenciala številnih polifenolnih spojin v vlogi lovilcev kemijskih karcinogenov epoksidnega tipa. V drugem delu doktorske disertacije smo s kvantnomehansko obravnavo ksantohumola iz hmelja in njegovih derivatov izoksantohumola, 8-prenilnaringenina in 6-prenilnaringenina v vlogi lovilcev aflatoksin B1 ekso-8,9-epoksida razkrili povezavo med strukturo in antikarcinogeno aktivnostjo izbranih prenilflavonoidov ter potrdili veljavnost predpostavljenega SN2 reakcijskega mehanizma. Znižanje z aflatoksinom B1 inducirane citotoksičnosti in genotoksičnosti je bilo potrjeno tudi in vitro na celicah človeškega hepatoma HepG2 po dodatku ksantohumola. V tretjem delu doktorske disertacije smo razvili popolnoma nov protokol za inverzno molekulsko sidranje, s pomočjo katerega je mogoče identificirati zožen nabor najbolj verjetnih tarčnih človeških proteinov izbrane polifenolne spojine. Na podlagi afinitete izbranega polifenola kurkumina za vezavo na specifične človeške proteine, ki sodelujejo v onkogenih in nevrodegenerativnih signalnih kaskadah, smo kot prvi uspešno razkrili mehanizme njegovega antikarcinogenega in nevroprotektivnega delovanja. Predstavljeni protokol inverznega molekulskega sidranja ima velik potencial v farmacevtskih aplikacijah, saj gre za univerzalen pristop, s pomočjo katerega lahko predvidimo proteinske tarče in pojasnimo že opažene ter napovemo nove potencialne biološke učinke izbranih spojin vodnic. V četrtem delu doktorske disertacije smo z uporabo molekulskega sidranja, simulacij molekulske dinamike in prostoenergijskih izračunov preučevali štiri prehranske polifenole kot potencialne inhibitorje encima fosfodiesteraza 4D, ki predstavlja validirano terapevtsko tarčo za zdravljenje Alzheimerjeve bolezni. Izračunane vezavne proste energije potrjujejo, da kurkumin, [6]-gingerol, kapsaicin in resveratrol predstavljajo potencialne inhibitorje encima fosfodiesteraza 4D, pri čemer ima kurkumin največji inhibitorni potencial. S kombiniranim računalniškim pristopom smo tako prvič dobili mehanistični vpogled v povezavo med strukturo in nevroprotektivnim delovanjem štirih preučevanih polifenolov, ki je eksperimentu nedosegljiv. V petem delu doktorske disertacije smo predstavili ekstrakcijske, destilacijske in karakterizacijske metode za pridobivanje visoko kvalitetnih bioaktivnih ekstraktov, eteričnih olj in posameznih polifenolnih spojin iz rožmarina ter metode za določanje njihovega antioksidativnega, antimikrobnega, protivnetnega in antikarcinogenega potenciala. S temeljitim pregledom obstoječih raziskav in z usmeritvami za nadaljnje raziskave smo postavili temelje za uspešne aplikacije ekstraktov, eteričnih olj ter številnih polifenolnih spojin iz rožmarina v farmacevtski in prehranski industriji. Trdno verjamemo, da v doktorski disertaciji predstavljeni in silico pristopi in razkriti inhibitorni mehanizmi tvorijo izhodišče za hitrejši in cenejši razvoj novih funkcionalnih prehranskih dopolnil in zdravil za preprečevanje in zdravljenje raka ter Alzheimerjeve bolezni s potencialno širšim terapevtskim oknom in manjšimi stranskimi učinki.
Keywords: Polifenoli, antikarcinogeno delovanje, nevroprotektivno delovanje, molekularni mehanizmi, kvantna mehanika, inverzno molekulsko sidranje, molekulska dinamika, prostoenergijski izračuni
Published in DKUM: 04.07.2022; Views: 871; Downloads: 186
.pdf Full text (29,80 MB)

3.
Analiza delovanja groverjevega kvantnega algoritma v različnih simulatorjih na osebnem računalniku
Anton Pečečnik, 2018, master's thesis

Abstract: Predmet magistrskega dela je študija algoritmov kvantnega računalništva, njihova uporaba in primerjava s klasičnimi algoritmi, ki tečejo na Turingovem stroju. Poudarek je na študiji in predstavitvi delovanja Groverjevega kvantnega algoritma za iskanje v neurejenih podatkovnih bazah ter uporabi le-tega na področjih, kjer potrebujemo hitro iskanje. Prav tako smo v nalogi podrobno predstavili teoretične koncepte kvantne mehanike in kvantnega računalništva, saj je dobro poznavanje teh ključno za uporabo in razumevanje kvantnih algoritmov. Pri študiji Groverjevega iskalnega algoritma smo predstavili grafično simulacijo delovanja algoritma na neurejeni podatkovni bazi, kjer smo sproti ocenjevali število potrebnih računskih operacij in izdelali primerjavo s klasičnimi iskalnimi algoritmi. Opisali smo tudi nekaj javno dostopnih kvantnih simulatorjev in njihove meritve vključili v analizo rezultatov. Groverjev algoritem smo preizkusili na IBM-ovem kvantem procesorju. Podrobno smo predstavili uporabljen kvantni procesor ter pridobljene rezultate.
Keywords: kvantno računalništvo, kvantni algoritem, Groverjev algoritem, kvantni bit, superpozicja, interferenca, dekoherenca, kvantna mehanika, simulacija kvantnega računalnika
Published in DKUM: 26.06.2018; Views: 1234; Downloads: 195
.pdf Full text (2,00 MB)

4.
Kvantno računalništvo in kriptografija
Aleš Holobar, 2016, reviewed university, higher education or higher vocational education textbook

Keywords: kvantno računalništvo, kvantna mehanika, kriptografija, kvantno dešifriranje, kvantna omrežja, Turingova arhitektura, algoritmi, kvantni algoritmi, programiranje, kvantne komunikacije, kvantno računanje, učbeniki
Published in DKUM: 12.08.2016; Views: 2924; Downloads: 458
.pdf Full text (5,82 MB)

5.
Računalniške simulacije direktne alkilacije DNK z akrilonitrilom
Eva Španinger, 2015, master's thesis

Abstract: V današnjem času smo povsod obdani s kancerogenimi snovmi, zato je naša naloga, da spoznamo, kako te snovi vplivajo na naše telo oz. kakšne spremembe povzročijo na dednem materialu DNK. Ena izmed teh snovi je akrilonitril, za katerega se je do sedaj predvidevalo, da se v telesu presnavlja predvsem po oksidativnem mehanizmu, saj se mehanizem direktne alkilacije oz. Michaelove adicije akrilonitrila na DNK še ni dovolj preučil. Preučevanja mehanizma direktne alkilacije akrilonitrila na DNK smo se posledično lotili v tem magistrskem delu. Mehanizem Michaelove adicije smo preučevali preko računalniških kvantnomehanskih simulacij na podlagi več različnih ab initio metod s programskim paketom Gaussian 09. Za realnejši izračun smo uporabili tudi implicitne modele vode, ki deluje kot topilo za reakcije v bioloških sistemih. Solvatacijske metode, ki smo jih uporabili, predstavljajo model polarizabilnega kontinuuma, ki spada v skupino metod samouglašenega reakcijskega polja, metoda Langevinovih dipolov in model AMSOL za semiempirične metode. Na podlagi aktivacijskih prostih energij smo ugotovili, da je reakcija direktne alkilacije z vidika energijske pregrade povsem mogoča. Rezultati so pokazali, da ima najnižjo aktivacijsko prosto energijo gvanin in je zatorej najbolj podvržen direktni alkilaciji s strani akrilonitrila, kar je tudi eksperimentalo potrjeno. Vendar pa so energijsko ugodne tudi reakcije adenina in citozina. Primerjava naših rezultatov z rezultati adicije cianoetilen oksida na DNK so razkrili, da je alkilacija akrilonitrila na DNK lahko celo energijsko ugodnejša, kar pomeni, da je mehanizem direktne alkilacije morda celo verjetnejši od oksidativnega mehanizma presnove akrilonitrila. Na podlagi dobljenih izsledkov smo torej pokazali, da je ključnega pomena nadaljevati z raziskavami mehanizma Michaelove adicije akrilonitrila na DNK, saj lahko le-ta predstavlja enega od ključnih mehanizmov kancerogeneze.
Keywords: akrilonitril, DNK, kvantna mehanika, računalniška kemija, Michaelova adicija
Published in DKUM: 22.10.2015; Views: 2387; Downloads: 274
.pdf Full text (4,86 MB)

Search done in 0.13 sec.
Back to top
Logos of partners University of Maribor University of Ljubljana University of Primorska University of Nova Gorica