Pracownia Modelowania Molekularnego i Bioinformatyki
Pracownia Modelowania Molekularnego i Bioinformatyki jest jednostką dydaktyczną Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, zlokalizowaną przy ul. Pasteura 5, na IV piętrze, w pomieszczeniach A4.73 i A4.74. Działalność dydaktyczną rozpoczęła 1 października 2015 r.
Powstanie Pracowni
Pracownia powstała na bazie infrastruktury naukowej rozwijanej na Wydziale Fizyki UW od 2005 roku. W latach 2005–2009, dzięki finansowaniu z dwóch projektów europejskich (WKP_1/1.4.3/2/2005/74/193/385/2006/U oraz WKP_1/1.4.3/1/2004/44/44/115/2005/U), utworzono i rozbudowano Laboratorium Projektowania Molekularnego oraz Zastosowań Genomiki i Proteomiki w Europejskim Centrum Doskonałości „BioExploratorium”. Łączna wartość finansowania wyniosła około 5 mln zł.
Dalsza rozbudowa infrastruktury nastąpiła w latach 2010–2013 w ramach projektu „Fizyka u podstaw nowych technologii – rozwój nowoczesnej infrastruktury badawczej na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego” (POIG.02.01.00-14-122/09). Na zakup sprzętu komputerowego i specjalistycznego oprogramowania przeznaczono około 4,5 mln zł, tworząc zaplecze informatyczne Pracowni Modelowania Złożonych Układów Molekularnych i Nanostruktur. Tak powstała infrastruktura badawcza stała się podstawą działalności Pracowni dydaktycznej.
Infrastruktura i działalność dydaktyczna
Pracownia obejmuje obecnie dwie sale dydaktyczne wyposażone łącznie w 16 stanowisk komputerowych. Studenci mają dostęp do tej samej infrastruktury obliczeniowej, serwerów i specjalistycznego oprogramowania, z których korzystają pracownicy naukowi. Umożliwia to prowadzenie zajęć w warunkach odpowiadających rzeczywistym badaniom naukowym.
Działalność dydaktyczna Pracowni koncentruje się na praktycznym wykorzystaniu metod obliczeniowych do badania struktury, dynamiki i funkcji układów molekularnych, w szczególności białek, kwasów nukleinowych i ich kompleksów. W ramach prowadzonych zajęć studenci poznają metody modelowania molekularnego i bioinformatyki strukturalnej, symulacje dynamiki molekularnej, dokowanie molekularne oraz metody analizy oddziaływań międzycząsteczkowych. Program zajęć obejmuje również zaawansowane metody hybrydowe QM/MM, łączące mechanikę kwantową i molekularną, wykorzystywane m.in. do badania mechanizmów reakcji enzymatycznych. Studenci poznają także zastosowania metod obliczeniowych w wyjaśnianiu molekularnych mechanizmów działania układów biologicznych oraz racjonalnym projektowaniu leków, w tym inhibitorów enzymatycznych.
Powiązanie działalności dydaktycznej z Pracownią Biofizyki Teoretycznej i Biologii Systemów Zakładu Biofizyki oraz Centrum Uczenia Maszynowego stwarza dodatkowe możliwości wykorzystania w kształceniu metod sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego. Studenci poznają m.in. zastosowanie narzędzi takich jak AlphaFold do przewidywania struktur przestrzennych białek oraz możliwości łączenia metod opartych na sztucznej inteligencji z klasycznymi metodami modelowania molekularnego.
Pracownia dysponuje szerokim zestawem specjalistycznego oprogramowania, obejmującym zaawansowane pakiety komercyjne, takie jak MOE (Molecular Operating Environment), Schrödinger, YASARA, Molecular Conceptor i SCIGRESS, a także środowiska obliczeniowe MATLAB i Mathematica. Uzupełniają je narzędzia szeroko stosowane w środowisku naukowym, w tym programy bezpłatne i otwartoźródłowe, m.in. GROMACS, NAMD, VMD, UCSF Chimera, AutoDock i PyMOL. Dzięki wieloletniej współpracy z producentami i twórcami oprogramowania naukowego Pracownia uzyskała korzystne warunki licencji edukacyjnych, zapewniające studentom dostęp do profesjonalnych narzędzi wykorzystywanych w badaniach naukowych.