具有多种拓的蛋白质的折叠模拟可以在以物理为基础的力场和隐含溶剂的几天内获得

科学领域:

• 计算生物学 计算生物学
• 生物物理学的生物物理.
• 分子动力学分子动力学

背景情况:

• 实现蛋白质折叠的分子动力学模拟的毫秒时间尺度仍然是一个挑战.
• 目前的方法通常需要昂贵的超级计算机,限制了可访问性和速度.
• 需要经济且准确的模拟方法,可以快速提供形状数据.

研究的目的:

• 为了评估蛋白质折叠模拟的简单隐性溶剂模型的准确性.
• 为了确定这些模型是否可以通过快速,精确的结构数据生成来抵消它们的局限性.
• 为了展示一种基于物理的模型,能够准确地模拟全原子折叠.

主要方法:

• 利用最近开发的基于物理的模型进行分子动力学模拟.
• 在廉价的图形处理单元 (GPU) 上使用珀软件进行模拟.
• 产生超过2.5毫秒的模拟数据,每GPU的速度为~1μs/天.

主要成果:

• 成功模拟了17种蛋白质中的16种蛋白质的折叠,这些蛋白质具有不同的特征.
• 证明了14种蛋白质的原生构造在热力学上比错误折叠的结构更受欢迎.
• 确定了3种蛋白质,其中偏好错误折叠的结构,表明了模型改进的领域.

结论:

• 开发的基于物理学的隐性溶剂模型使得精确的全原子模拟蛋白质折叠在毫秒时间尺度.
• 廉价的基于GPU的模拟为折叠研究提供了超级计算机的经济有效的替代方案.
• 该模型显示,它有望加速在蛋白质科学中将计算模拟与实验方法的集成.