Estimación computacional de los tiempos de plegado atómicos de microsegundo a segundo

Área de la Ciencia:

• Biología computacional
• La biofísica
• Dinámica molecular

Sus antecedentes:

• La simulación del plegamiento atómico de proteínas a temperatura ambiente está limitada a microsegundos con la dinámica molecular convencional (DM).
• Los avances en la computación GPU ofrecen potencial para simulaciones a escalas de tiempo más largas.

Objetivo del estudio:

• Informar sobre el plegamiento de los sistemas de proteínas atómicas utilizando la estrategia de conjunto ponderado (WE) combinada con la computación GPU.
• Permitir una estimación estadísticamente imparcial de las constantes de velocidad para eventos raros como el plegamiento de proteínas.

Principales métodos:

• Se empleó la estrategia de conjunto ponderado (WE) con simulaciones de MD aceleradas por GPU.
• Conjuntos organizados de segmentos de trayectoria que utilizan la poda y la replicación para estimaciones imparciales.
• Los tiempos de plegado analizados usando el flujo de probabilidad WE y el análisis de Markov aumentado por historia.

Principales resultados:

• Se ha simulado con éxito el plegamiento de proteínas atómicas implícitamente solvadas con tiempos de plegamiento de microsegundos a milisegundos.
• Examinado NTL9 (0,8-9 μs y 0,2-2 ms) y Proteína G (3-200 ms) a diferentes viscosidades.
• Las simulaciones WE proporcionaron tiempo de plegado, incertidumbre y propiedades de conjunto, que requieren menos cálculos que el MD convencional para la proteína G.

Conclusiones:

• La estrategia WE con computación GPU es factible para simular el plegamiento de proteínas en escalas de tiempo más largas.
• Este método permite una estimación estadísticamente imparcial de las cantidades cinéticas, incluidos los tiempos de plegado y las incertidumbres.
• Los hallazgos sugieren viabilidad en el uso y calibración de campos de fuerza y modelos de disolventes para estimaciones cinéticas precisas.