Physics-based characterization of functionally relevant protein conformational dynamics
功能相关蛋白质构象动力学的基于物理的表征
基本信息
- 批准号:10501664
- 负责人:
- 金额:$ 22.16万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-09-15 至 2027-08-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressAlgorithmsBindingBiologicalComputing MethodologiesCoronavirus spike proteinCoupledFibroblast Growth FactorFree EnergyGrowth FactorHandHumanInfluenza HemagglutininMembraneMethodologyMethodsMolecularMolecular ConformationOligopeptidesPhysicsPlant RootsPlayProcessProtein ConformationProteinsProtocols documentationProtonsRoleSamplingStatistical MechanicsSupercomputingSystemTechniquesTechnologybasedifferential geometrymolecular dynamicsprotein functionreal world applicationserotonin transportersingle-molecule FRETstructural biologytool
项目摘要
PROJECT SUMMARY
With recent advances in structural biology and supercomputing technology, all-atom molecular dynamics
(MD) simulation technique has gained momentum as a prominent tool for the study of protein structural
dynamics. Brute-force MD, however, is not capable of adequately sampling most functionally relevant
biomolecular processes such as large-scale protein conformational changes. Various approaches have been
developed over the last three decades to address the “timescale gap” that hinders the use of MD in real-
world applications. Free energy calculation methods, enhanced sampling techniques, and path-finding
algorithms are examples of umbrella terms that describe many of these methods. This project specifically
aims at employing, tailoring, and fine-tuning state-of-the-art enhanced sampling and path-finding
algorithms to address important biological and biomedical questions. The overall aim of this project is to
develop and employ robust and practical sampling and analysis protocols to study functionally relevant
conformational changes of various proteins from fibroblast growth factor to coronavirus spike protein. Our
proposed methodological framework specifically takes advantage of (1) robust theoretical formalisms
rooted in nonequilibrium statistical mechanics and differential geometry; (2) system-specific enhanced
sampling protocols that are tunable for the specific problem at hand; and (3) and integrative and synergistic
approach to experimental (specifically smFRET) and computational (specifically MD) techniques. Some
of the systems proposed to be studied here include proton-coupled oligopeptide transporters, influenza
hemagglutinin, ATP-binding transporters, coronavirus spike proteins, mechanosensitive channel of large
conductance, membrane insertase YidC, serotonin transporter, and fibroblast growth factor (FGF) protein.
The common theme in all of these projects is the large-scale conformational changes involved in the
function of these proteins. The successful use of the methodology proposed in this project will allow the
characterization of these conformational changes at the molecular level and pave the groundwork for the
routine application of state-of-the-art enhanced sampling techniques in the study of real world biological
problems.
项目概要
随着结构生物学和超级计算技术的最新进展,全原子分子动力学
(MD)模拟技术作为蛋白质结构研究的重要工具已获得发展势头
然而,暴力 MD 无法充分采样最相关的功能。
生物分子过程,例如大规模蛋白质构象变化,已经有多种方法。
过去三十年来发展起来的目的是解决阻碍MD实际使用的“时间尺度差距”
世界应用。自由能计算方法、增强采样技术和寻路。
算法是专门描述该项目中许多方法的总括术语的示例。
旨在采用、定制和微调最先进的增强采样和寻路
解决重要的生物学和生物医学问题的算法该项目的总体目标是
开发并采用稳健且实用的采样和分析协议来研究功能相关性
从成纤维细胞生长因子到冠状病毒刺突蛋白的各种蛋白质的构象变化。
所提出的方法框架特别利用了(1)稳健的理论形式主义
(2)系统特定增强
可针对当前具体问题进行调整的采样方案;以及 (3) 综合性和协同性;
实验(特别是 smFRET)和计算(特别是 MD)技术的方法。
建议在此研究的系统包括质子偶联寡肽转运蛋白、流感病毒
血凝素、ATP 结合转运蛋白、冠状病毒刺突蛋白、大分子机械敏感通道
电导、膜插入酶 YidC、血清素转运蛋白和成纤维细胞生长因子 (FGF) 蛋白。
所有这些项目的共同主题是涉及的大规模构象变化
这些蛋白质的功能。在该项目中成功使用所提出的方法将允许
在分子水平上表征这些构象变化,并为
最先进的增强采样技术在现实世界生物学研究中的常规应用
问题。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Mahmoud Moradi其他文献
Mahmoud Moradi的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Mahmoud Moradi', 18)}}的其他基金
Physics-based characterization of functionally relevant protein conformational dynamics
功能相关蛋白质构象动力学的基于物理的表征
- 批准号:
10700963 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 22.16万 - 项目类别:
Molecular characterization of the influenza hemagglutinin mediated membrane fusion
流感血凝素介导的膜融合的分子特征
- 批准号:
10047161 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 22.16万 - 项目类别:
相似国自然基金
地表与大气层顶短波辐射多分量一体化遥感反演算法研究
- 批准号:42371342
- 批准年份:2023
- 资助金额:52 万元
- 项目类别:面上项目
高速铁路柔性列车运行图集成优化模型及对偶分解算法
- 批准号:72361020
- 批准年份:2023
- 资助金额:27 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
随机密度泛函理论的算法设计和分析
- 批准号:12371431
- 批准年份:2023
- 资助金额:43.5 万元
- 项目类别:面上项目
基于全息交通数据的高速公路大型货车运行风险识别算法及主动干预方法研究
- 批准号:52372329
- 批准年份:2023
- 资助金额:49 万元
- 项目类别:面上项目
高效非完全信息对抗性团队博弈求解算法研究
- 批准号:62376073
- 批准年份:2023
- 资助金额:51 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Diagnostic aptamer reagents to develop multi-analyte blood test for pre-clinical, mild and moderate Alzheimer's disease
诊断适体试剂用于开发针对临床前、轻度和中度阿尔茨海默病的多分析物血液检测
- 批准号:
10597840 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 22.16万 - 项目类别:
Sharp Neonatal Research Institute Clinical Center (Sharp NRI-CC)
夏普新生儿研究所临床中心 (Sharp NRI-CC)
- 批准号:
10683030 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 22.16万 - 项目类别:
Activity-based regulome profiling for the discovery of covalent transcription factor inhibitors
基于活性的调节组分析用于发现共价转录因子抑制剂
- 批准号:
10603503 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 22.16万 - 项目类别:
High-throughput thermodynamic and kinetic measurements for variant effects prediction in a major protein superfamily
用于预测主要蛋白质超家族变异效应的高通量热力学和动力学测量
- 批准号:
10752370 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 22.16万 - 项目类别:
Optimizing Multi-drug Mycobacterium tuberculosis Therapy for Rapid Sterilization and Resistance Suppression
优化结核分枝杆菌多药治疗以实现快速灭菌和耐药性抑制
- 批准号:
10567327 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 22.16万 - 项目类别: