12、蛋白质折叠与矩阵特征值计算的模拟算法研究

蛋白质折叠与矩阵特征值计算的模拟算法研究

蛋白质折叠模拟

蛋白质折叠过程难以研究单个分子，而模拟为理解该问题做出了重要贡献。研究人员对十肽Chignolin进行了折叠模拟，并引入了一种从轨迹中推导动力学和热力学信息的新算法。

1. REMD方法
   • 原理 ：复本交换分子动力学（REMD）方法允许并行运行多个模拟，模拟可以在不同温度之间转换。通过基于势能的Metropolis准则，低能量构象会被有效筛选出来，在低温下获得更多低能量结构。在长时间模拟的极限情况下，可以获得每个温度下的平衡种群，从而原则上可以确定温度相关的性质。
   • 应用 ：REMD常用于蛋白质折叠模拟，但此前无法利用模拟中的时间维度，因为温度波动使得难以定量解释模拟中的因果关系。
2. 新算法
   • 特点 ：新算法可以跟踪模拟，包括内在的温度跳跃，并从这些轨迹中推导动力学和热力学信息。该算法有两个新技术，一是在分析中包含明确的时间依赖性，二是将所需属性的积分进行拟合，而不是属性本身，以确保在所有中间时间再现模拟中发生的折叠动力学，而不仅仅是平衡常数。
   • 模拟细节
     • 构建了对应Chignolin肽的线性肽，用PyMOL程序构建并溶剂化，使用菱形十二面体盒子，用最速下降算法最小化系统能量，并进行了200 ps的模拟，期间限制