Kurs Tanıtımı

(Eğitmenler: Prof. Dr. Nazmi YARAŞ, Dr. Öğr. Üyesi Ekrem YAŞAR)

Biyolojik sistemlerin karmaşıklığını ve dinamik yapısını anlamak, atomistik detaylar ile makroskobik fonksiyonlar arasındaki köprünün kurulmasını gerektirir. Günümüzde Moleküler Dinamik (MD) simülasyonları, “hesaplamalı mikroskop” işlevi görerek deneysel yöntemlerle gözlemlenmesi mümkün olmayan moleküler süreçleri aydınlatmaktadır. Ancak, atomik (All-Atom) simülasyonların zaman ve boyut ölçeklerindeki kısıtlamaları, hücresel boyuttaki sistemlerin incelenmesinde Kaba-Taneli (Coarse-Grained) yöntemlerin kullanımını zorunlu hale getirmiştir.

Bu kurs, katılımcılara Martini 3 kuvvet alanı kullanarak büyük ve kalabalık biyolojik sistemlerin simülasyonunu yapma ve analiz etme yetkinliği kazandırmayı amaçlamaktadır. Kurs kapsamında, özellikle hücre zarında kritik öneme sahip olan GPCR (G Protein-Kenetli Reseptörler) oligomerizasyonu ve lipid etkileşimleri temel model olarak kullanılacaktır.

Eğitim, moleküler simülasyon hiyerarşisinin tartışılmasıyla başlayacak, ardından Google Colab üzerinden bulut tabanlı hesaplama stratejileriyle devam edecektir. Katılımcılar; sistem inşası, enerji minimizasyonu ve dengeleme süreçlerini uygulamalı olarak öğrenecek; son aşamada ise hücresel boyuttaki devasa veri setlerinden anlamlı biyofiziksel parametrelerin (lipid haritalama, protein kümelenmesi vb.) nasıl çıkarılacağını deneyimleyeceklerdir.

 

Kursumuz, sabah ve öğleden sonra olmak üzere beş oturumdan oluşan interaktif bir yapıda tasarlanmıştır:

Sabah oturumlarında, katılımcılar öncelikle moleküler dinamik simülasyonlarının temel hiyerarşisini, atomik yöntemlerin sınırlarını ve neden kaba-taneli yaklaşımlara ihtiyaç duyulduğunu içeren kapsamlı bir giriş alacaklardır. Ardından, biyofiziksel araştırmalarda devrim yaratan Martini 3 kuvvet alanının temel prensipleri, “bead” (boncuk) haritalama mantığı ve parametrizasyon süreçleri üzerine odaklanılacaktır. Sabah seansının son oturumunda ise, biyolojik gerçekliğe en yakın modelleme yaklaşımı olan “kalabalık sistemler” (crowded systems) kavramı, hücresel boyuttaki (40-50 nm) sistemlerin inşası ve bu ölçekteki simülasyonların biyomedikal araştırmalardaki potansiyel uygulamaları detaylı olarak incelenecektir.

Öğleden sonraki uygulamalı oturumlarda, katılımcılar donanım kısıtlamalarını ortadan kaldıran Google Colab bulut ortamında gerçek bir hesaplamalı biyofizik projesi üzerinde çalışma fırsatı bulacaklardır. İlk olarak, insane.py ve CHARMM-GUI gibi araçları kullanarak, sabah oturumlarında öğrenilen teorik bilgiler ışığında karmaşık lipid kompozisyonuna sahip 40-50 nm’lik membran sistemleri inşa edilecek ve GPCR (G Protein-Kenetli Reseptörler) bu sistemlere yerleştirilecektir. Son oturumda ise, GROMACS paket programı kullanılarak enerji minimizasyonu ve dengeleme adımları yürütülecek; ardından devasa veri setlerinden protein kümelenmesi ve lipid-protein etkileşim haritaları gibi anlamlı biyofiziksel parametreleri çıkarma ve elde edilen sonuçları bilimsel olarak yorumlama becerisi kazanacaklardır.

Bu kurs sonunda katılımcılar:

  • Moleküler dinamik simülasyonlarının temel mekanizmalarını, çok ölçekli modelleme stratejilerini ve mesoscopic ölçeğin biyofizikteki önemini derinlemesine kavrayacak;
  • Martini 3 protokollerini kullanarak, hücresel boyuttaki (40-50 nm) karmaşık ve kalabalık sistemleri sıfırdan inşa etme konusunda teorik bilgi ve pratik deneyim kazanacak;
  • GROMACS yazılımının çalışma prensiplerini anlayarak, kendi araştırma alanlarındaki biyolojik sorulara en uygun simülasyon parametrelerini seçme ve uygulama yetkinliği geliştirecek;
  • Google Colab ortamında bulut tabanlı hesaplama tekniklerini kullanarak, yüksek performanslı bilgisayar (HPC) gerektiren büyük veri setlerini analiz etme becerisine sahip olacak;
  • Elde ettikleri simülasyon sonuçlarını (protein oligomerizasyonu, lipid yoğunluk haritaları vb.) bilimsel olarak yorumlama ve deneysel verilerle entegre etme konusunda kapsamlı bir bakış açısı edineceklerdir.

Bu kurs; biyofizik, moleküler biyoloji, eczacılık, biyoinformatik ve hesaplamalı biyoloji alanlarında çalışan araştırmacılar, lisansüstü öğrenciler ve protein-lipid etkileşimlerine ilgi duyan bilim insanları için ideal bir öğrenme fırsatı sunmaktadır.

Kurs Programı:

Sabah Oturumları:

  • 09:00 – 09:45: MD simülasyon hiyerarşisi, ölçekleme sorunu ve Martini 3 kuvvet alanına giriş.
  • 10:00 – 10:45: Kalabalık sistemlerin biyofiziksel önemi ve modelleme stratejileri (Teorik).
  • 11:00 – 11:45: Sistem İnşası: insane.py ve CHARMM-GUI kullanarak 40-50 nm’lik membran sistemlerinin oluşturulması (Uygulama).

Öğleden Sonra Oturumları:

  • 13:30 – 14:45: Google Colab üzerinde GROMACS kullanımı: Enerji minimizasyonu ve dengeleme (Equilibration) adımları (Pratik).
  • 15:15 – 16:30: Veri Analizi: Önceden simüle edilmiş sistemler üzerinde lipid-protein etkileşim haritalarının çıkarılması ve görselleştirme teknikleri

 

Kurs başvurusu başlamıştır ve ilk kayıt yaptıran 16 kişilik kontenjan ile sınırlıdır. Kurs kayıtları kongre kayıt işlemleri sırasında yapılmaktadır. Kurs başvuru için kursiyerlerin kongre sekreterimiz Doç. Dr. Ayşegül DURAK’a e-posta (atoy@ankara.edu.tr) yoluyla gün tercihlerini belirten kurs başvuru formunu iletmeleri gerekmektedir. Kurs 16  kişilik tek grup halinde ve sadece 25 Ağustos Salı günü düzenlenecektir.

 

Kurs başvuru formu

Kongre/Konaklama/Kurs ortak kayıt link

 

 

Kurs Ücretleri

Lisansüstü Öğrenci: 2500 TL

Öğretim Üyesi: 5000 TL

Maksimum kurs katılımcı sayısı: 16 kişi

 

Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Morfoloji binası Yeşil salonda düzenlenecek kursun temel özelliği, katılımcı sayısının sınırlı tutulması nedeniyle interaktif iletişim imkanının bulunmasıdır.