分布和多分子轨迹的分子潜空间模拟器.
Michael S Jones1, Zachary A McDargh2, Rafal P Wiewiora3
1Pritzker School of Molecular Engineering, The University of Chicago, 5640 South Ellis Avenue, Chicago, Illinois 60637, United States.
隐藏空间模拟器 (LSS) 通过分析缓慢的动态来实现扩展的分子模拟. 这项研究增强了对PROTAC和DNA等复杂系统的LSS,有效地生成准确的长轨迹.
科学领域:
- 计算化学的计算化学
- 分子动力学分子动力学
- 生物物理学的生物物理.
背景情况:
- 全原子分子动力学 (MD) 模拟受限于捕捉罕见分子事件的短时间步骤.
- 马尔科夫状态建模 (MSM) 扩展了时间尺度,但需要配置粗粒度,失去分辨率和增加多分子系统的复杂性.
- 隐藏空间模拟器 (LSS) 提供了一个替代的动态粗粒度方法.
研究的目的:
- 扩展潜空间模拟器 (LSS) 形式主义,以处理分布式计算中的短暂,不连续的轨迹.
- 为了适应LSS用于多分子系统,而无需指数级计算成本扩展.
- 为了生成超长,连续的分子轨迹,以改进采样和分析.
主要方法:
- 开发了一种分布式LSS模型,使用数千个简短的模拟来进行蛋白质溶解向嵌合体 (PROTAC) 复合体.
- 创建了一个多分子LSS架构来模拟DNA寡合体动力学 (双重杂交和发针折叠).
- 采用了三步学习过程:识别缓慢的动态,在缓慢的子空间传播,并重建轨迹.
主要成果:
- 为PROTAC复合体生成超长连续轨迹,识别元稳态和集体变量.
- 制造了对DNA寡合体的物理现实的超长轨迹,捕捉了杂交和折叠.
- 实现了DNA系统在不同温度和离子度的折叠群体和时间尺度的增强精度.
结论:
- 增强的LSS形式主义有效地从不连续的数据中生成长,连续的分子轨迹.
- 与传统的MD相比,这种方法显著降低了计算成本,改善了罕见事件的采样.
- 这种LSS扩展适用于复杂的生物系统,有助于治疗设计 (PROTACs) 和理解分子机制 (DNA折叠).
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