Univerzální síla pro hrubozrnnou molekulární dynamiku

Martiniho silové pole umožňuje přesnou simulaci molekulární dynamiky hrubých pastev. Třetí vydání je popsáno v článku publikovaném v Methods of Nature. Uznání: Clarisse Gravina Ricci

Simulace interakcí mezi atomy a molekulami je nezbytná pro mnoho vědeckých studií. Přesná simulace však může trvat dlouho, což omezuje jejich použití. Pro usnadnění simulací bez obětování mnoha detailů navrhl Siewert-Jan Marrink, profesor molekulární dynamiky na univerzitě v Groningenu, sadu parametrů, které umožňují rychlé, ale přesné hrubé simulace. V příspěvku zveřejněném dnes (29. března 2021) dne Metody prostředí, Marrink a jeho spolupracovníci předvedli třetí uvolnění na takzvaném martinském silovém poli.

„Naše martinské silové pole typicky kombinuje čtyři těžké atomy a jakékoli připojené protony do takzvané perličky. Uživatelé mohou také napodobit interakce mezi perličkami a snížit tak počet perliček. Simulace částic,“ vysvětluje Marrink. Redukce částic snižuje dobu výpočtu až o tři řády. „Umožňuje vám simulovat mnohem delší procesy, spíše v řádu milisekund než mikrosekund, nebo simulovat více či více molekul.“

Přesnost Síň martini – pojmenovaná po Martinovi z Tours, patronu města Groningenu a zakladateli většiny kostelů, ale se silným kývnutím na slavný koktejl – se používá již více než deset let a nejprve jej vyvinul Marrink pro simulaci lipidových membrán . „První vědecká práce pojednávající o martinském silovém poli začala v roce 2007, kdy se objevilo druhé vydání.“ Dosud shromáždila více než čtyři tisíce citací.

Silové pole je sada parametrů pro použití v programu molekulární simulace. the přesnost výsledek závisí na tom, jak určit parametry, které definují interakce mezi kuličkami. V nové verzi jsou tyto interakce přeneseny do výpočtu s více referenčními daty než v předchozím vydání. “Použitím síly na sebe a prostřednictvím zpětné vazby, kterou dostáváme od uživatelů, víme, kde se můžeme zlepšit,” vysvětluje Marrink. Spousta zpětné vazby k němu dosáhla prostřednictvím aktivní uživatelské platformy udržované jeho online výzkumným týmem.

Siewert-Jan Marrink

Toto je Siewert-Jan Marrink, profesor molekulární dynamiky na univerzitě v Groningenu. Navrhl sadu parametrů, které umožňují rychlé, ale přesné simulované hrubé tlačítko. V článku publikovaném 29. března v Nature’s Ways Marrink a jeho spolupracovníci odhalili třetí vydání takzvaného martinského silového pole. Uznání: University of Groningen

Věda o materiálech První autor článku, Dr. Paulo CT Souza, postdoktorský výzkumník ve skupině Marrink, pracuje na revizi parametrů čtyři roky. „Pro tuto práci musíš rozumět tomu, jak shromažďovat síly, ale také potřebuješ intuitivní biologické a chemické a dobré fyzikální zkušenosti. To je vše v Paulo.“

Nová verze je generické silové pole, které lze použít pro simulaci měkké hmoty, jako jsou lipidové membrány, proteiny, polymery a DNA. „Původní silové pole bylo vytvořeno pro biologické molekuly, ale také se často používá ve vědě o materiálech.“ Simulace založené na Martiniho silovém poli se používají k vysvětlení výsledků experimentu, předpovědi interakcí a vznikajícího chování mezi molekulami a jako systém analýzy na vysoké úrovni k prozkoumání například interakcí. Léčba povede k vázaným oblastem. Jak následuje, je možné zpětně mapovat výsledky simulace založené na Martini 3 na atomistické simulace. „Umožňuje vám přiblížit zajímavé interakce.“

Konečný účel Třetí verzi Martini si můžete zdarma stáhnout z webových stránek Martini. “Chceme dát toto silové pole k dispozici všem ve výzkumné komunitě,” řekl Marrink. „Umístit jej za paywall by bylo možné, ale to jsem nechtěl. Martini byl vytvořen jako akademický projekt, ne jako projekt.

Vylepšení Martini 3 trvalo asi 10 let. A Marrink a jeho spolupracovníci jsou nadšeni prozkoumat jeho potenciál. “Dalším krokem v našem výzkumu souvisejícím se silovými poli je další zdokonalení modelů pro biomolekuly obecně, jako jsou lipidy, bílkoviny, cukr a nukleotidy, s využitím nových parametrů Martini 3. naším konečným cílem je být celou buňkou molekulárního rozlišení během příštích pěti let. “

Dopad Budoucím vývojem budou chemické reakce silového pole. „Chemické reakce mění povahu molekul, ale nejsou zapojeny do normálních energetických sil. Reakce vyžadují mechanický výpočet, který zabere hodně času. Chceme udělat alternativu s maximální rychlostí a prudkým posunem.“ Poslední položka v seznamu přání pro Martini 4 je zahrnutí změn kyselosti.

Ale prozatím je Marrink nadšený ze spuštění Martini 3 a zajímá se, jaký to bude mít dopad na modelovou komunitu. „Očekáváme, že to ovlivní základní vědu v mnoha oblastech, od biofyziky po pokroky v oblasti drog a vědy o materiálech.“

Webové stránky a komunita uživatelů Martini Forcefield: http: // cgmartini.nl /

Reference: 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 Doma? Ski, Matti Javanainen, Hector Martinez-Seara, Nathalie Reuter, Robert B.Best, Ilpo Vattulainen, Luca Monticelli, Xavier Periole, D. Peter Tieleman, Alex H. de Vries, Siewert J. Marrink: Martini 3: generál objektivní síla energie pro kompozitní molekulární dynamiku, 29. března 2021, Metody prostředí.
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

Objeven vzácný supravodič – může být rozhodující pro budoucnost kvantové práce na počítači

Výzkum vedený Kentem a laboratoří STFC Rutherford Appleton Laboratory vedl k objevu nového vzácného topologického supravodiče LaPt3P. Tento objev může mít velký význam pro...

Mimořádný příklad toho, jak voda a led mohou formovat zemi

29. května 2021 Jedna z největších delt na světě je pozoruhodným příkladem toho, jak voda a led mohou formovat pevninu. Delta Yukon-Kuskokswim je jednou z největších...

Prehistorický typ člověka, který byl dříve vědě neznámý

Statická lebka, dolní čelist a temenní pravopis. Fotografický kredit: Tel Avivská univerzita Dramatický objev během izraelských vykopávek Objev nové homo skupiny v této oblasti, která...

Jak vznikla supermasivní černá díra

Výzkum vedený Kalifornskou univerzitou, Riverside poukázal na semeno černé díry vytvořené zhroucením halo temné hmoty. Supermasivní černé díry neboli SMBH jsou černé díry s hmotností...

MIT dosahuje významného pokroku směrem k plné implementaci kvantového výpočtu

Nastavitelná spojka může zapnout a vypnout interakci qubit-qubit. Nežádoucí, zbytkové (ZZ) interakce mezi dvěma qubity jsou eliminovány použitím vyšších úrovní energie v konektoru....

Newsletter

Subscribe to stay updated.