Skalowo spójne podejście do modelowania wieloskalowego
Identyfikator grantu: PT00842
Kierownik projektu: Adam Sieradzan
Realizatorzy:
- Patryk Wesołowski
- Victoria Bielecki
- Pamela Smardz
- Agnieszka Lipska
- Paweł Krupa
- Artur Giełdoń
- Aleksandra Drozd
Uniwersytet Gdański
Wydział Chemii
Gdańsk
Data otwarcia: 2020-10-27
Streszczenie projektu
Celem tego projektu badawczego jest stworzenie nowej metody, która umożliwi symulacje ogromnych układów takich jak np. cały kapsyd wirusa oddziałujący z błoną infekowanej komórki, jednocześnie pozwalając uzyskać szczegółowe informacje o poszczególnych kluczowych atomach zaangażowanych w proces penetracji.
Projekt składa się z 4 etapów. Pierwszy to stworzenie metody do symulacji najważniejszych składowych komórkowych w dłużej skali czasowej (gruboziarniste pole siłowe) umożliwiającej symulowanie układu złożonego z białek, cukrów, kwasów nukleinowych, lipidów czy jonów. W drugim etapie zostanie poprawiona metoda do symulacji układów w krótszej skali czasowej (pełnoatomowe pola siłowe). Obecnie funkcja opisująca energetykę układu jest niedokładna. Nowo wyprowadzona funkcja matematyczna zostanie użyta do poprawy energii opisującej kąt torsyjny. W trzecim etapie zostanie stworzony sposób na komunikowanie się między poszczególnymi sposobami opisu cząsteczek - gruboziarnistym i pełnoatomowym. Metoda "rozmowy" między dwoma typami przedstawiania cząsteczek, która nazywa się wymianą rozdzielczości, zostanie wprowadzona dla poprawionych pól siłowych. W metodzie tej cząsteczki w trakcie symulacji przechodzą z jednej reprezentacji do drugiej. W ostatnim etapie oba pola siłowe zostaną poprawione by pasowy do siebie, umożliwiając symulację dużych układów z dużą dokładnością, pozwalając jednocześnie na badanie długotrwałych procesów. Zostanie zastosowana metoda odpowiedniości sił. Oznacza to, że parametry pól siłowych poprawiane będą w taki sposób, aby wzajemnie do siebie pasować. Proces ten będzie prowadzony naprzemiennie, najpierw poprawiane będą parametry gruboziarnistego a następnie pełnoatomowego pola siłowego, aż do uzyskania pełnej zgodności.
Projekt składa się z 4 etapów. Pierwszy to stworzenie metody do symulacji najważniejszych składowych komórkowych w dłużej skali czasowej (gruboziarniste pole siłowe) umożliwiającej symulowanie układu złożonego z białek, cukrów, kwasów nukleinowych, lipidów czy jonów. W drugim etapie zostanie poprawiona metoda do symulacji układów w krótszej skali czasowej (pełnoatomowe pola siłowe). Obecnie funkcja opisująca energetykę układu jest niedokładna. Nowo wyprowadzona funkcja matematyczna zostanie użyta do poprawy energii opisującej kąt torsyjny. W trzecim etapie zostanie stworzony sposób na komunikowanie się między poszczególnymi sposobami opisu cząsteczek - gruboziarnistym i pełnoatomowym. Metoda "rozmowy" między dwoma typami przedstawiania cząsteczek, która nazywa się wymianą rozdzielczości, zostanie wprowadzona dla poprawionych pól siłowych. W metodzie tej cząsteczki w trakcie symulacji przechodzą z jednej reprezentacji do drugiej. W ostatnim etapie oba pola siłowe zostaną poprawione by pasowy do siebie, umożliwiając symulację dużych układów z dużą dokładnością, pozwalając jednocześnie na badanie długotrwałych procesów. Zostanie zastosowana metoda odpowiedniości sił. Oznacza to, że parametry pól siłowych poprawiane będą w taki sposób, aby wzajemnie do siebie pasować. Proces ten będzie prowadzony naprzemiennie, najpierw poprawiane będą parametry gruboziarnistego a następnie pełnoatomowego pola siłowego, aż do uzyskania pełnej zgodności.
Publikacje
- Adam K. Sieradzan, Anatolii Korneev, Alexander Begun, Khatuna Kachlishvili, Harold A. Scheraga,Alexander Molochkov, Patrick Senet, Antti J. Niemi, and Gia G. Maisuradze, Investigation of Phosphorylation-Induced Folding of an IntrinsicallyDisordered Protein by Coarse-Grained Molecular Dynamics, Journal of Chemical Theory and Computation 17, (2021) 3203-3220
- Agnieszka G. Lipska, Anna M. Antoniak, Patryk Wesołowski, Alan Warszawski, Sergey A. Samsonov & Adam K. Sieradzan , Coarse-grained modeling of the calcium, sodium, magnesium and potassium cations interacting with proteins, Journal of Molecular Modeling volume 28, (2022) 201
- Krzysztof M. Ocetkiewicz , Cezary Czaplewski, Henryk Krawczyk , Agnieszka G. Lipska, Adam Liwo, Jerzy Proficz, Adam K. Sieradzan, Paweł Czarnul, UNRES-GPU for physics-based coarse-grained simulations of protein systems at biological time- and size-scales , Bioinformatics 6, (2023) btad391
- Agnieszka G. Lipska, Adam K. Sieradzan, Cezary Czaplewski, Andrea D. Lipińska, Krzysztof M. Ocetkiewicz, Jerzy Proficz, Paweł Czarnul, Henryk Krawczyk, Adam Liwo, Long-time scale simulations of virus-like particles from three human-norovirus strains, Journal of Computational Chemistry 44, (2023) 1470–1483