具有全原子模拟精度的新型蛋白质和生物膜环境粗粒化分子模型的建立及其应用

基本信息
批准号:31370714
项目类别:面上项目
资助金额:75.00
负责人:李国辉
学科分类:
依托单位:中国科学院大连化学物理研究所
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:沈虎峻,楚慧郢,孙慧,张鼎林,李焱,付婷,吴雪,彭向达
关键词:
膜蛋白全原子模拟精度粗粒化分子模型广义范德华相互作用势多极矩展开静电势
结项摘要

The molecular mechanism of membrane protein functions cannot be explained easily with the structure information only, since membrane protein works under the complex and dynamic membrane environment. Fully atomistic molecular dynamics (MD) simulations provide a powerful tool to bridge the gap between structure and function studies. However, the functions of membrane proteins couple closely with their dynamic behaviors at long temporal and large spatial scale under complicated membrane environment, this results in much lower ower computational efficiency of fully atomistic MD simulations, and limits its widely uses for studying complicated membrane proteins. Although existed coarse grained models achieve the goal for above studies at the aspect of computing speed, they do not satisfy the accuracy requirement for membrane protein studies resulting from the oversimplification and rough description of geometric shape and force field parameters of their coarse grained particles. Based on our research experience and preliminary results, we propose to construct a new type of coarse grained model of proteins and its membrane environments with the same accuracy as fully atomistic modeling by combining generalized vdW potential and multipole expansion of electrostatic potential, which include standard amino acids, different types of lipids, cholesterol and important organic molecules which regulate the functions of membrane protein we will study. Meanwhile, we will use this model to do theoretical studies systematically. The construction of this new coarse grained model with fully atomistic modeling accuracy and implementation of its computer program will help us to understand deeply and precisely the properties of membrane proteins and the mechanism of their functions. This new computational models and techniques will build strong theoretical basis for membrane protein function studies, and offer a highly efficjent tool for membrane protein-targeted drug discovery.

膜蛋白处于复杂动态的生物膜环境中,导致单纯依靠结构信息难以完全诠释其行使生物学功能的微观机制。全原子分子动力学模拟已成为连接蛋白质结构与功能研究的有力工具,但由于膜蛋白功能涉及到复杂膜环境中蛋白质的长时间和大尺度动态行为,致使其计算效率非常低,难以广泛应用。尽管现有粗粒化分子模型的计算速度可达到上述研究要求,但由于粗粒化粒子的几何形状和力场参数过于简单和粗糙,使得其计算精度难以满足需求。基于我们前期工作基础,本项目拟针对标准氨基酸、不同种类磷脂、胆固醇和调控膜蛋白功能的重要有机分子,结合广义范德华势和多极矩展开静电势,建立具有全原子模拟精度的蛋白质和膜环境的新型粗粒化分子模型,并开展系统的理论研究。此模型的建立及相应计算程序的实现将帮助我们更加全面细致地理解膜蛋白在复杂生物膜环境中的结构、动力学行为及行使功能的微观机制,为复杂膜蛋白的功能研究以及相关药物研发提供强有力的理论支撑和计算工具。

项目摘要

膜蛋白处于复杂动态的生物膜环境中,导致单纯依靠结构信息难以完全诠释其行使生物学功能的微观机制。全原子分子动力学模拟已成为连接蛋白质结构与功能研究的有力工具,但由于膜蛋白功能涉及到复杂膜环境中蛋白质的长时间和大尺度动态行为,致使其计算效率非常低,难以广泛应用。尽管现有粗粒化分子模型的计算速度可达到上述研究要求,但由于粗粒化粒子的几何形状和力场参数过于简单和粗糙,使得其计算精度难以满足需求。本项目针对标准氨基酸、不同种类磷脂、DNA及RNA等重要生物分子,结合广义范德华势和多极矩展开静电势,建立具有全原子模拟精度的蛋白质和膜环境的新型粗粒化分子模型,并开展系统验证和应用的理论研究。模型的建立及相应计算程序的实现将帮助我们更加全面细致地理解膜蛋白Intergrin 在复杂生物膜环境中的结构、动力学行为及行使功能的微观机制,为复杂膜蛋白的功能研究以及相关药物研发提供强有力的理论支撑和计算工具。到目前为止,共发表和本项目相关的论文14篇。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
2

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.09.026
发表时间:2020
3

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
4

坚果破壳取仁与包装生产线控制系统设计

坚果破壳取仁与包装生产线控制系统设计

DOI:10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.21.004
发表时间:2018
5

基于公众情感倾向的主题公园评价研究——以哈尔滨市伏尔加庄园为例

基于公众情感倾向的主题公园评价研究——以哈尔滨市伏尔加庄园为例

DOI:
发表时间:2022

李国辉的其他基金

批准号:31070641
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:31601580
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40105004
批准年份:2001
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81803629
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41804083
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:69676030
批准年份:1996
资助金额:11.00
项目类别:面上项目
批准号:68976013
批准年份:1989
资助金额:4.00
项目类别:面上项目
批准号:39260070
批准年份:1992
资助金额:4.50
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31901425
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31000080
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81100354
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60273066
批准年份:2002
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:61605136
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61170158
批准年份:2011
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:21573217
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:60473116
批准年份:2004
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:91430110
批准年份:2014
资助金额:65.00
项目类别:重大研究计划
批准号:41275153
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:71673293
批准年份:2016
资助金额:50.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

蛋白质超粗粒化模型的发展与运用

批准号:21773065
批准年份:2017
负责人:夏飞
学科分类:B0301
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
2

基于粗粒化模型的蛋白质变构机制研究

批准号:11204267
批准年份:2012
负责人:苏计国
学科分类:A2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

细胞膜磷脂全原子可极化分子力场的建立及其与软硬件加速技术结合的高精度膜蛋白理论模拟新方法的实现及应用

批准号:21573217
批准年份:2015
负责人:李国辉
学科分类:B0301
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
4

粗三值Lukasiewicz代数及其在代数环境下粒计算中的应用

批准号:60703038
批准年份:2007
负责人:代建华
学科分类:F06
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目