Medan gaya serba guna untuk dinamika molekul butiran kasar

Medan gaya Martini memungkinkan simulasi akurat dari dinamika molekul berbutir kasar. Versi ketiga dijelaskan dalam artikel yang diterbitkan di Nature Methods. Kredit: Clarisse Gravina Ricci

Simulasi interaksi antara atom dan molekul penting untuk banyak studi ilmiah. Namun, simulasi yang akurat bisa memakan waktu lama, yang membatasi penggunaannya. Untuk mempercepat simulasi tanpa mengorbankan terlalu banyak detail, Siewert-Jan Marrink, seorang profesor Dinamika Molekuler di Universitas Groningen, merancang seperangkat parameter yang memungkinkan simulasi berbutir kasar yang cepat namun akurat. Dalam artikel yang diterbitkan hari ini (29 Maret 2021) a Metode alam, Marrink dan rekan kerjanya menyajikan versi ketiga dari apa yang dikenal sebagai medan gaya Martini.

“Medan gaya Martini kami biasanya menggabungkan empat atom berat dan proton yang tergabung dalam apa yang disebut string. Pengguna kemudian dapat mensimulasikan interaksi antara manik-manik, yang mengurangi jumlah partikel dalam simulasi,” jelas Marrink. Pengurangan partikel mengurangi waktu komputasi hingga tiga kali lipat. “Ini memungkinkan Anda untuk mensimulasikan proses yang lebih lama, dalam periode milidetik daripada mikrodetik, atau mensimulasikan molekul yang lebih besar atau lebih besar.”

Presisi Lapangan gaya Martini, dinamai menurut Martin de Tours, santo pelindung kota Groningen dan pemberi nama untuk gereja terbesarnya, tetapi yang menunjukkan sikap tegas dengan koktail terkenal, telah digunakan selama lebih dari satu dekade dan telah digunakan selama lebih dari satu dekade. pertama kali dikembangkan oleh Marrink untuk mensimulasikan membran lipid. “Artikel ilmiah pertama yang menyebutkan medan gaya Martini berasal dari tahun 2007, ketika rilis kedua muncul.” Sejauh ini telah mengumpulkan lebih dari empat ribu janji.

Medan gaya adalah sekumpulan parameter yang digunakan dalam program simulasi dinamika molekul. Dia presisi hasil bergantung pada bagaimana parameter yang menentukan interaksi antar akun ditentukan. Di versi baru, interaksi ini telah dikalibrasi ulang dengan lebih banyak data referensi daripada versi sebelumnya. “Dengan menggunakan medan gaya sendiri dan melalui umpan balik yang kami terima dari pengguna, kami menemukan di mana perbaikan dapat dilakukan,” jelas Marrink. Banyak komentar datang kepada Anda melalui platform pengguna aktif yang disimpan grup pencarian Anda secara online.

Siewert-Jan Marrink

Ini adalah Siewert-Jan Marrink, Profesor Dinamika Molekuler di Universitas Groningen. Dia merancang seperangkat parameter yang memungkinkan simulasi butiran kasar yang cepat namun akurat. Dalam sebuah makalah yang diterbitkan 29 Maret di Nature Methods, Marrink dan rekan kerjanya menyajikan versi ketiga dari apa yang dikenal sebagai medan gaya Martini. Kredit: Universitas Groningen

Ilmu Material Penulis pertama karya ini, Dr. Paulo CT Souza, yang merupakan peneliti postdoctoral di kelompok Marrink, telah bekerja selama empat tahun pada parameter kalibrasi ulang. “Untuk pekerjaan ini, Anda harus memahami bagaimana medan gaya digabungkan, tetapi Anda juga membutuhkan intuisi biologi dan kimia serta pelatihan yang baik dalam fisika. Paulo memiliki semuanya.”

Versi baru adalah medan gaya generik yang dapat digunakan untuk simulasi materi lunak, seperti membran lipid, protein, polimer, dan DNA. “Medan gaya asli dikembangkan untuk molekul biologis, tetapi juga semakin sering digunakan dalam ilmu material.” Simulasi berbasis medan gaya Martini digunakan untuk menjelaskan hasil eksperimen, memprediksi interaksi dan perilaku yang muncul antara molekul, dan sebagai sistem berkinerja tinggi untuk mengevaluasi, misalnya, interaksi obat yang mengarah ke situs ‘penyatuan. Seperti pendahulunya, dimungkinkan untuk memetakan hasil simulasi berbasis Martini 3 ke simulasi atomistik. “Ini memungkinkan Anda untuk memperluas interaksi yang menarik.”

Tujuan Akhir Martini versi ketiga dapat diunduh secara gratis dari situs web Martini. “Kami ingin medan gaya ini tersedia untuk semua orang di komunitas penelitian,” kata Marrink. “Menempatkannya di balik dinding pembayaran mungkin bisa dilakukan, tapi bukan itu yang saya inginkan. Martini dikembangkan sebagai proyek akademis dan non-komersial.”

Peningkatan ke Martini 3 membutuhkan waktu sekitar sepuluh tahun untuk menyelesaikannya. Dan Marrink dan rekan kerjanya sangat ingin mengeksplorasi potensi mereka. “Langkah selanjutnya dalam penelitian kami terkait medan gaya adalah untuk lebih meningkatkan model biomolekul secara umum, seperti lipid, protein, gula, dan nukleotida, menggunakan parameter Martini 3 yang baru. Tujuan akhir kami adalah dapat mensimulasikan secara keseluruhan sel pada resolusi molekuler dalam lima tahun ke depan “.

Dampak Perkembangan masa depan adalah memasukkan reaksi kimia di medan gaya. Reaksi kimia mengubah sifat molekul tetapi tidak dimasukkan ke dalam medan gaya yang ada. Reaksi membutuhkan kalkulasi mekanika kuantum, yang memakan waktu. Kami ingin membuat alternatif yang lebih cepat dan berbutir lemak. ”Satu item terakhir pada daftar keinginan Martini 4 adalah dimasukkannya perubahan keasaman.

Namun untuk saat ini, Marrink sedang menikmati peluncuran Martini 3 dan tertarik untuk melihat bagaimana pengaruhnya terhadap komunitas model. “Kami berharap ini akan berdampak pada sains fundamental di banyak bidang, dari biofisika hingga pengembangan obat dan ilmu material.”

Situs web Martini Forcefield dan komunitas pengguna: http: // cgmartini.nl /

Referensi: 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: medan gaya tujuan umum untuk dinamika molekul berbutir kasar, 29 Maret 2021, Metode alam.
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

Penerima Quantum-Enhanced Canggih Meningkatkan Komunikasi Serat Optik

Ilustrasi yang menunjukkan bagaimana pendeteksian foton yang unik digunakan untuk umpan balik. Setelah parameter yang benar untuk balok referensi telah ditetapkan, status input...

Video yang ditingkatkan menunjukkan debu selama penerbangan helikopter cerdas NASA ke Mars

Per Laboratorium Propulsi Jet 21 April 2021 https://www.youtube.com/watch?v=2aADYG4KaKc NASAHelikopter Ingenuity dapat dilihat di sini lepas landas, meluncur, dan kemudian mendarat di permukaan Mars pada 19 April 2021....

Terkadang menggunakan gelombang ultrasonik untuk membuat pola yang tidak berulang

Pola dua dimensi kuasiperiodik. Kredit: Atas kebaikan Fernando Guevara Vasquez Proses menghasilkan pola kuis dapat menghasilkan materi yang dapat disesuaikan. Matematikawan dan insinyur di Universitas...

Tinta Polimer Konduktif Baru Membuka Jalan bagi Barang Elektronik Cetak Generasi Berikutnya

Para peneliti di Universitas Linköping di Swedia telah mengembangkan pewarna polimer yang stabil dengan konduktivitas tinggi. Material tipe-n baru hadir dalam bentuk tinta...

Gorila Gunung Dapat Menggunakan Irama Dada Untuk Membesarkan Diri

Payudara pria berdebar kencang. Pendanaan: Jordi Galbany / Dian Fossey Gorilla Fund Memukul dada dengan gorila gunung - dengan cepat mengetuk dada dengan tangan...

Newsletter

Subscribe to stay updated.