离子通道与蛋白质模拟中的多尺度问题

Bob Eisenberg

doi:10.1021/jp106760t

离子通道与蛋白质模拟中的多尺度问题

生物大分子 2019-03-05 v2

作者: Bob Eisenberg

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摘要

生物过程的计算为日常生活带来了巨大前景,也为物理科学家带来了巨大挑战。分子动力学模拟作为结构生物学的自然延伸吸引着生物学家。一旦生物学家看到结构,他们就希望看到它运动。分子生物学表明,少数原子(通常是如Ca $^{2+}$ 之类的信使离子)在细胞乃至有时生物体的尺度上控制着生物功能。蛋白质通道和酶中高度集中的离子(~20 M)可以控制生命系统的重要特征,正如电极附近高度集中的离子控制电化学系统的重要特征一样。模拟生物细胞所有原子所需的尺度差异为:线性尺度 $10^7$ ,三维尺度 $10^{21}$ ,分辨率 $10^{9}$ ,时间 $10^{11}$ ,粒子数 $10^{13}$ (以处理Ca $^{2+}$ 浓度)。 $\mathbf{这些}$ $\mathbf{尺度}$ $\mathbf{必须}$ $\mathbf{同时}$ $\mathbf{处理}$ ,若模拟要涉及大多数生物功能的话。我们提出一种使用显式多尺度分析而非对所有尺度进行隐式模拟的计算方法。对集中于特殊位置的离子的成功计算,可能是理解生物与电化学系统决定性特征的重要一步。

关键词

离子通道蛋白质多尺度模拟分子动力学钙离子高浓度离子

引用

@article{arxiv.1902.09528,
  title  = {Multiple Scales in the Simulation of Ion Channels and Proteins},
  author = {Bob Eisenberg},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1902.09528},
  year   = {2019}
}

备注

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离子通道与蛋白质模拟中的多尺度问题

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