Pangkalahatang larangan ng puwersa para sa magaspang na grained na molekular na dinamika

Pinapayagan ng patlang ng lakas na Martini ang tumpak na mga simulation ng magaspang-grained na molekular na dinamika. Ang ikatlong edisyon ay inilarawan sa isang artikulong nai-publish sa Mga Paraan ng Kalikasan. Kredito: Clarisse Gravina Ricci

Ang simulation ng mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga atomo at mga molekula ay mahalaga para sa maraming mga siyentipikong pag-aaral. Gayunpaman, ang tumpak na simulation ay maaaring tumagal ng mahabang panahon, na naglilimita sa kanilang paggamit. Upang mapabilis ang mga simulation nang hindi sinasakripisyo ang labis na detalye, si Siewert-Jan Marrink, isang propesor ng dynamics ng molekular sa University of Groningen, ay nagdisenyo ng isang hanay ng mga parameter na nagpapahintulot sa mabilis ngunit tumpak na mga simulang magaspang na butil. Sa isang papel na na-publish ngayon (Marso 29, 2021) sa Mga natural na pamamaraan, Ipinakita ni Marrink at ng kanyang mga kasamahan ang pangatlong edisyon ng tinatawag na larangan ng lakas na Martini.

“Karaniwang pinagsasama ng larangan ng puwersa ng aming Martin ang apat na mabibigat na mga atomo at lahat ng mga nakakabit na proton sa isang tinatawag na butil.” Ang mga gumagamit ay maaaring gayahin ang mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga kuwintas, na binabawasan ang bilang ng mga maliit na butil sa kunwa, “paliwanag ni Marrink. Binabawasan ng pagbawas ng particle ang oras ng pagkalkula ng hanggang sa tatlong mga order ng lakas. “Pinapayagan kang gayahin ang mas mahahabang proseso, para sa milliseconds kaysa sa microseconds, o upang gayahin ang higit pa o maraming mga molekula.”

Ang larangan ng puwersa ng Precision Martin – na pinangalanang kay Martin of Tours, ang lungsod ng Groningen, patron saint at tagadala ng pangalan sa kanyang pinakamalaking simbahan, ngunit may isang matibay na pagtango sa sikat na cocktail – ay ginamit nang higit sa isang dekada at unang nabuo ni Marrink upang gayahin ang mga lipid membrane. “Ang unang gawaing pang-agham na binanggit ang larangan ng puwersa ni Martin ay nagsimula noong 2007, nang lumitaw ang pangalawang edisyon.” Sa ngayon, nakakolekta ito ng higit sa apat na libong mga pagsipi.

Ang larangan ng puwersa ay isang hanay ng mga parameter para magamit sa isang programa ng simula ng molekular na dinamika. Ang kawastuhan Ang resulta ay nakasalalay sa kung paano natutukoy ang mga parameter na tumutukoy sa mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga kuwintas. Sa bagong bersyon, ang mga pakikipag-ugnayan na ito ay muling na-calibrate na may higit pang sanggunian na data kaysa sa nakaraang paglabas. “Sa pamamagitan ng aming sariling paggamit ng puwersang lakas at sa pamamagitan ng feedback ng gumagamit, nakilala namin kung saan maaaring magawa ang mga pagpapabuti,” paliwanag ni Marrink. Nakakatanggap siya ng maraming puna sa pamamagitan ng isang aktibong platform ng gumagamit na pinapanatili ng online ng kanyang pangkat sa pagsasaliksik.

Siewert-Jan Marrink

Ito si Siewert-Jan Marrink, Propesor ng Molecular Dynamics sa University of Groningen. Dinisenyo niya ang isang hanay ng mga parameter na nagpapahintulot sa mabilis ngunit tumpak na magaspang-grained simulation. Sa isang artikulong inilathala noong Marso 29 sa Mga Paraan ng Kalikasan, ipinakita ni Marrink at mga kasamahan sa trabaho ang pangatlong edisyon ng tinaguriang larangan ng Martini force. Kredito: University of Groningen

Materyal na Agham Ang unang may-akda ng artikulo na si Dr. Si Paulo CT Souza, isang mananaliksik na postdoctoral sa Marrink Group, ay nagtrabaho sa muling pagsasaayos ng mga parameter sa loob ng apat na taon. “Para sa trabahong ito, kailangan mong maunawaan kung paano itinayo ang larangan ng puwersa, ngunit kailangan mo rin ng biological at kemikal na intuwisyon at isang mahusay na kaalaman sa pisika.” Nasa akin ang lahat ni Paulo. “

Ang bagong bersyon ay isang generic force field na maaaring magamit para sa mga soft matter simulation tulad ng lipid membrane, protein, polymers at DNA. “Ang orihinal na larangan ng puwersa ay binuo para sa mga biyolohikal na molekula, ngunit lalo rin itong ginagamit sa agham ng materyal.” Ang mga simulation na batay sa larangan ng puwersa ng Martini ay ginagamit upang ipaliwanag ang mga resulta ng pang-eksperimentong, mahulaan ang mga pakikipag-ugnayan at umuusbong na pag-uugali sa pagitan ng mga molekula, at bilang isang mataas na sistema ng pagsisiyasat para sa pagsusuri, halimbawa, mga pakikipag-ugnayan ng gamot na humahantong sa mga umiiral na mga site. Tulad ng hinalinhan nito, posible na mai-map ang mga resulta ng Martini 3-based simulation sa mga atomistic simulation. “Papayagan kang lumapit sa mga kawili-wiling pakikipag-ugnayan.”

Pangwakas na layunin Maaari mong i-download ang pangatlong bersyon ng Martini nang libre mula sa website ng Martini. “Nais namin na ang larangan ng puwersa na ito ay maging magamit ng lahat sa pamayanan ng pananaliksik,” sabi ni Marrink. “Ang paglalagay nito sa likod ng isang paywall ay posible, ngunit hindi iyon ang nais ko.” Ang Martini ay binuo bilang isang akademikong proyekto, hindi bilang isang komersyal. “

Ang pag-upgrade sa Martini 3 ay tumagal ng humigit-kumulang 10 taon. At nais ni Marrink at ng kanyang mga kasama na galugarin ang potensyal nito. “Ang susunod na hakbang sa aming pananaliksik sa puwersa ng puwersa ay upang higit na mapagbuti ang mga modelo para sa biomolecules sa pangkalahatan, tulad ng lipid, protina, asukal at nukleotida, gamit ang bagong mga parameter ng Martini 3. Ang aming panghuling layunin ay upang gayahin ang buong cell na may molekular resolusyon sa susunod na limang flight. “

Epekto Ang pag-unlad sa hinaharap ay ang pagsasama ng mga reaksyong kemikal sa larangan ng puwersa. “Binabago ng mga reaksyong kemikal ang likas na katangian ng mga molekula, ngunit hindi sila isinasama sa umiiral na mga larangan ng puwersa.” Ang mga reaksyon ay nangangailangan ng mga kalkulasyon ng kabuuan ng makina na tumatagal ng mahabang panahon. Nais naming lumikha ng isang mas mabilis, magaspang na grained na kahalili. “Ang huling item sa listahan ng nais para sa Martini 4 ay ang pagsasama ng mga pagbabago sa acid.

Ngunit sa ngayon, nasisiyahan si Marrink sa paglulunsad ng Martini 3 at nagtataka kung paano ito makakaapekto sa pamayanan ng pagmomodelo. “Inaasahan namin na ito ay tiyak na makakaapekto sa pangunahing agham sa maraming mga lugar, mula sa biophysics hanggang sa pag-unlad ng droga at mga materyales sa agham.”

Ang website ng Martini Forcefield at komunidad: http: // cgmartini.nl /

Mga Sanggunian: Paulo CT Souza, Riccardo Alessandri, Jonathan Barnoud, Sebastian Thallmair, Ignacio Faustino, Fabian Grunewald, Ilias Patmanidis, Haleh Abdizadeh, Bart MH Bruininks, Tsjerk A. Wassenaar, Peter C. Kroon, Josef Melcr, Vincent Nieto, Valentina Corradi, Hanif M. Khan, Jan Sa bahay? Ski, Matti Javanainen, Hector Martinez-Seara, Nathalie Reuter, Robert B. Pinakamahusay, Ilpo Vattulainen, Luca Monticelli, Xavier Periole, D. Peter Tieleman, Alex H. de Vries, Siewert J. Marrink: Martini 3: puwersa para sa pangkalahatan gamitin para sa magaspang-grained na molekular dynamics, Marso 29, 2021, Mga natural na pamamaraan.
DOI: 10.1038 / s41592-021-01098-3

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Ang mga mananaliksik ng Yale ay lumilikha ng isang pandaigdigang mapa ng hindi natuklasang buhay

Kredito: Yale University Wala pang isang dekada matapos mailathala ang "Mapa ng Buhay", isang pandaigdigang database ng mga kilalang species sa buong mundo, ang mga...

Newsletter

Subscribe to stay updated.