Theory and Simulation of Local Electroneutrality and Ion Atmospheres in Biological Systems
生物系统中局域电中性和离子气氛的理论与模拟
基本信息
- 批准号:10736494
- 负责人:
- 金额:$ 27.57万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-09-01 至 2027-08-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AffectAgreementAnionsAtmosphereBehaviorBiophysicsBoltzmann equationCationsCell physiologyChargeComputer SimulationCoupledCrystallizationDNADNA-Binding ProteinsDNA-Protein InteractionDataDiseaseElectrolytesExperimental ModelsGrainHealthIn VitroIonic StrengthsIonsKnowledgeLipid BilayersLiquid substanceMolecularMorphologic artifactsNatureOsmosisOsmotic PressurePhasePlayProcessPropertyProteinsRationalizationResearch PersonnelResolutionRoleRouteSaltsSeriesShapesSodium ChlorideSolubilitySolventsStructureSystemTemperatureThermodynamicsbiological systemsbiomacromoleculebiophysical analysisbiophysical techniquesimprovedinnovationmacromoleculemolecular dynamicsneglectnovel strategiespressuresimulationsmall moleculetheories
项目摘要
Project Summary
Ions are ubiquitous in nature and all charged biomolecules subsequently develop an ion atmosphere.
Unfortunately, our understanding of ion atmospheres at the atomic level is rather limited, and this severely
impacts our ability to determine and rationalize protein-protein and protein-DNA interactions, for example. Here,
we propose to use the Kirkwood-Buff theory of solutions, coupled with local electroneutrality constraints, to
generate an improved view of the ion atmosphere around a variety of biomolecules. The results generate exact
relationships between the distribution of anions and cations around charged biomolecules and provide a way to
separate the ion contributions to electroneutrality from those related to the preferential interaction of a salt for a
biomolecule. A series of theoretical and computer simulation studies are proposed to achieve the two major aims
of the project. Aim 1: To Develop an Improved Description of Ion Atmospheres in Biological Systems. Aim 2: To
Determine the Consequences of Local Electroneutrality Requirements. The results from these studies will
provide a new view of the structure and extent of ion atmospheres around any biomolecular ion and will improve
our interpretation of the results from several biophysical techniques, such as osmotic pressure and ion counting
studies. Subsequently, this will impact our understanding of a wide range of systems of importance for the study
of many health-related diseases.
项目摘要
离子本质上是普遍存在的,所有带电的生物分子随后都会发展出离子气氛。
不幸的是,我们对原子水平的离子气氛的理解相当有限,这严重
例如,影响我们确定和合理化蛋白质 - 蛋白质和蛋白-DNA相互作用的能力。这里,
我们建议使用Kirkwood-buff解决方案理论,再加上局部电负性约束
在各种生物分子周围产生对离子大气的改进视图。结果生成精确
阴离子分布与阳离子周围的阳离子之间的关系,并提供一种方法
将离子对电击的贡献与与A盐的优先相互作用相关的离子贡献
生物分子。提出了一系列理论和计算机模拟研究,以实现这两个主要目标
项目。目的1:开发对生物系统中离子气氛的改进描述。目标2:到
确定局部电压要求的后果。这些研究的结果将
提供有关任何生物分子离子周围离子大气的结构和程度的新看法,并将改善
我们对几种生物物理技术的结果的解释,例如渗透压和离子计数
研究。随后,这将影响我们对研究的广泛重要体系的理解
在许多与健康有关的疾病中。
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)
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