• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

通过分子动力学模拟和四元数方向计算生物分子的旋转扩散。

Computing the Rotational Diffusion of Biomolecules via Molecular Dynamics Simulation and Quaternion Orientations.

机构信息

Université de Lyon, CNRS, Université Claude Bernard Lyon1, Ens de Lyon, Institut des Sciences Analytiques , UMR 5280, 5 rue de la Doua, F-69100 Villeurbanne, France.

出版信息

J Phys Chem B. 2017 Mar 2;121(8):1812-1823. doi: 10.1021/acs.jpcb.6b11703. Epub 2017 Feb 15.

DOI:10.1021/acs.jpcb.6b11703
PMID:28157301
Abstract

Rotational diffusion (D) is a fundamental property of biomolecules that contains information about molecular dimensions and solute-solvent interactions. While ab initio D prediction can be achieved by explicit all-atom molecular dynamics simulations, this is hindered by both computational expense and limitations in water models. We propose coarse-grained force fields as a complementary solution, and show that the MARTINI force field with elastic networks is sufficient to compute D in >10 proteins spanning 5-157 kDa. We also adopt a quaternion-based approach that computes D orientation directly from autocorrelations of best-fit rotations as used in, e.g., RMSD algorithms. Over 2 μs trajectories, isotropic MARTINI+EN tumbling replicates experimental values to within 10-20%, with convergence analyses suggesting a minimum sampling of >50 × τ to achieve sufficient precision. Transient fluctuations in anisotropic tumbling cause decreased precision in predictions of axisymmetric anisotropy and rhombicity, the latter of which cannot be precisely evaluated within 2000 × τ for GB3. Thus, we encourage reporting of axial decompositions D, D, D to ease comparability between experiment and simulation. Where protein disorder is absent, we observe close replication of MARTINI+EN D orientations versus CHARMM22*/TIP3p and experimental data. This work anticipates the ab initio prediction of NMR-relaxation by combining coarse-grained global motions with all-atom local motions.

摘要

旋转扩散(D)是生物分子的基本属性,包含有关分子尺寸和溶质-溶剂相互作用的信息。虽然可以通过显式全原子分子动力学模拟来实现从头预测 D,但这受到计算成本和水模型限制的阻碍。我们提出了粗粒度力场作为一种补充解决方案,并表明具有弹性网络的 MARTINI 力场足以计算跨越 5-157 kDa 的 10 多种蛋白质中的 D。我们还采用了基于四元数的方法,该方法可以根据最佳拟合旋转的自相关直接计算 D 方向,例如 RMSD 算法中使用的方法。在超过 2 μs 的轨迹中,各向同性的 MARTINI+EN 翻滚复制实验值的精度在 10-20%以内,收敛分析表明,为了达到足够的精度,采样至少需要 >50×τ。各向异性翻滚中的瞬态波动导致轴对称各向异性和菱形度预测的精度降低,对于 GB3,在 2000×τ 内无法精确评估后者。因此,我们鼓励报告轴向分解 D、D、D,以方便实验和模拟之间的可比性。在不存在蛋白质无序的情况下,我们观察到 MARTINI+EN D 方向与 CHARMM22*/TIP3p 和实验数据的紧密复制。这项工作通过将粗粒度的全局运动与全原子的局部运动相结合,预计可以实现 NMR 弛豫的从头预测。

相似文献

1
Computing the Rotational Diffusion of Biomolecules via Molecular Dynamics Simulation and Quaternion Orientations.通过分子动力学模拟和四元数方向计算生物分子的旋转扩散。
J Phys Chem B. 2017 Mar 2;121(8):1812-1823. doi: 10.1021/acs.jpcb.6b11703. Epub 2017 Feb 15.
2
Ab Initio Prediction of NMR Spin Relaxation Parameters from Molecular Dynamics Simulations.基于分子动力学模拟的核磁共振自旋弛豫参数从头算预测
J Chem Theory Comput. 2018 Feb 13;14(2):1009-1019. doi: 10.1021/acs.jctc.7b00750. Epub 2018 Jan 23.
3
Evaluating rotational diffusion from protein MD simulations.通过蛋白质分子动力学模拟评估旋转扩散。
J Phys Chem B. 2008 May 15;112(19):6013-24. doi: 10.1021/jp0761564. Epub 2007 Dec 6.
4
Accurate Prediction of Protein NMR Spin Relaxation by Means of Polarizable Force Fields. Application to Strongly Anisotropic Rotational Diffusion.通过极化力场准确预测蛋白质 NMR 自旋弛豫。在各向异性旋转扩散中的应用。
J Phys Chem B. 2020 Jun 25;124(25):5103-5112. doi: 10.1021/acs.jpcb.0c01922. Epub 2020 Jun 16.
5
Rotational velocity rescaling of molecular dynamics trajectories for direct prediction of protein NMR relaxation.分子动力学轨迹的旋转速度调整用于直接预测蛋白质 NMR 弛豫。
Biophys Chem. 2012 Jul;168-169:28-39. doi: 10.1016/j.bpc.2012.05.005. Epub 2012 Jun 7.
6
Fully Anisotropic Rotational Diffusion Tensor from Molecular Dynamics Simulations.从分子动力学模拟中得到完全各向异性的旋转扩散张量。
J Phys Chem B. 2018 May 31;122(21):5630-5639. doi: 10.1021/acs.jpcb.7b11988. Epub 2018 Feb 20.
7
Generalized spring tensor models for protein fluctuation dynamics and conformation changes.广义弹簧张量模型用于蛋白质涨落动力学和构象变化。
Adv Exp Med Biol. 2014;805:107-35. doi: 10.1007/978-3-319-02970-2_5.
8
Hybrid simulations: combining atomistic and coarse-grained force fields using virtual sites.混合模拟:使用虚拟位点将原子和粗粒力场结合。
Phys Chem Chem Phys. 2011 Jun 14;13(22):10437-48. doi: 10.1039/c0cp02981e. Epub 2011 Apr 15.
9
Coarse-grained molecular dynamics simulation of water diffusion in the presence of carbon nanotubes.碳纳米管存在下水分扩散的粗粒度分子动力学模拟。
J Mol Graph Model. 2015 Nov;62:69-73. doi: 10.1016/j.jmgm.2015.09.009. Epub 2015 Sep 11.
10
Coarse-Grained Langevin Equation for Protein Dynamics: Global Anisotropy and a Mode Approach to Local Complexity.蛋白质动力学的粗粒化朗之万方程:全局各向异性与局部复杂性的模态方法
J Phys Chem B. 2015 Jul 23;119(29):9195-211. doi: 10.1021/jp509473z. Epub 2014 Nov 20.

引用本文的文献

1
Environmentally Friendly Fluoroquinolone Derivatives with Lower Plasma Protein Binding Rate Designed Using 3D-QSAR, Molecular Docking and Molecular Dynamics Simulation.基于 3D-QSAR、分子对接和分子动力学模拟设计具有较低血浆蛋白结合率的环境友好型氟喹诺酮衍生物。
Int J Environ Res Public Health. 2020 Sep 11;17(18):6626. doi: 10.3390/ijerph17186626.
2
Trajectory-Based Simulation of EPR Spectra: Models of Rotational Motion for Spin Labels on Proteins.基于轨迹的 EPR 光谱模拟:蛋白质中自旋标记的旋转运动模型。
J Phys Chem B. 2019 Dec 5;123(48):10131-10141. doi: 10.1021/acs.jpcb.9b02693. Epub 2019 Nov 21.
3
The hydrodynamic motion of Nanodiscs.
纳米盘的流体动力学运动。
Chem Phys Lipids. 2019 May;220:28-35. doi: 10.1016/j.chemphyslip.2019.02.008. Epub 2019 Feb 22.
4
Quantification of Membrane Protein-Detergent Complex Interactions.膜蛋白-去污剂复合物相互作用的定量分析。
J Phys Chem B. 2017 Nov 9;121(44):10228-10241. doi: 10.1021/acs.jpcb.7b08045. Epub 2017 Oct 31.