多肽和磷脂复合体系相行为的多尺度模拟研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:21404102
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:B0309.高分子物理与高分子物理化学
- 结题年份:2017
- 批准年份:2014
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2015-01-01 至2017-12-31
- 项目参与者:李冰; 邹庆智; 李柄谕;
- 关键词:
项目摘要
Membrane interacting peptides (MIPs), such as antimicrobial peptides and fusion peptides are involved in numerous crucial biological processes, such as antimicrobial defense mechanisms, membrane fusion, transport of therapeutic compounds, and others. At present, the mechanism of interaction of MIPs with membrane still remains elusive. Recent experimental work suggests that the interactions of MIPs with lipids can be inferred from the phase behavior of peptide/lipid mixtures. Molecular dynamics (MD) simulation is a powerful tool to theoretically study peptide-lipid interactions, which can provide a detailed description of the phase behavior. However, considerable obstacles need to be faced to obtain accurate results, due to the time-consuming computation of long-range electrostatic interactions and to the relaxation times of these phenomena, which are typically in microsecond, longer than those presently accessible to MD. Thereby, we employ hybrid particle-field MD (MD-SCF) technique in this study. MD-SCF is a heterogeneous multi-scale method and is efficient to simulate some slowly evolving collective processes. By developing the theoretical framework and the GPU-accelerated algorithm for electrostatic interactions based on MD-SCF, we can efficiently simulate the phase behavior of peptide/lipid mixtures.The relationship between the phase behaviors and peptide-lipid interactions will be presented. The competitive or cooperative interactions between peptides and lipids will be revealed. Moreover, we will study the self-assembly of β-sheet peptides and the interactions of self-assembled nanostructures with membrane. The peptide-lipid interactions and peptide-peptide interactions need to be elucidated in these processes. Based on these studies, the molecular mechanism of MIPs in many biological processes can be inferred.
与生物膜有相互作用的一类多肽,如抗菌肽、融合肽等,在抗菌防御、促膜融合、跨膜输运等方面起着非常重要的作用,然而目前对于这类多肽的作用机理仍不是很清楚。由于该类体系稳定的相结构往往要在微秒的时间尺度上形成,且分子间存在着计算耗时的长程静电相互作用,因此常规的分子动力学模拟不适合研究这类典型的带电大分子复合体系。本项目拟在多尺度的粒子场-分子动力学方法(MD-SCF)的基础上发展合适的对静电相互作用的描述,并在已有GPU加速的MD-SCF程序的基础上开发高效率的静电计算模块,大大提高对这类体系的模拟效率,利用这种创新方法研究多肽和磷脂混合体系相行为的发生规律,认清多肽和磷脂分子间的多种相互作用的竞争和协同机制。同时拓展研究β-sheet多肽的自组装以及其自组装体在磷脂膜中的稳定性,进一步揭示多肽和多肽之间的相互作用,阐明多肽在膜介导的生物活动中的作用机理。
结项摘要
按项目计划书开展研究工作。在大尺度的粒子-场分子动力学模拟方法的框架下发展了对带电高分子的计算方法,建立了电荷的密度分布场,通过场来描述电荷之间的静电相互作用。研究了聚电解质在稀溶液中不同介电常数下的构象行为,通过比较粒子-场模型和粒子-粒子模型的模拟结果,确认了粒子-场模型能够准确描述带电高分子的物理性质;利用这种创新方法我们明晰了多肽和磷脂的相互作用对磷脂水溶液体系相行为的影响规律和机理;以聚精氨酸和β-sheet多肽两嵌段分子为研究对象,揭示了多肽分子组装形成不同结构的规律和机理,弄清了该分子及其组装体对磷脂膜稳定性的影响。
项目成果
期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The mechanism of the emergence of distinct overstretched DNA states
不同的过度拉伸 DNA 状态的出现机制
- DOI:10.1063/1.4939623
- 发表时间:2016
- 期刊:Journal of Chemical Physics
- 影响因子:4.4
- 作者:Zhu You-Liang;Lu Zhong-Yuan;Sun Zhao-Yan
- 通讯作者:Sun Zhao-Yan
Hybrid particle-field molecular dynamics simulation for polyelectrolyte systems
聚电解质系统的混合粒子场分子动力学模拟
- DOI:10.1039/c5cp06856h
- 发表时间:2016
- 期刊:Physical Chemistry Chemical Physics
- 影响因子:3.3
- 作者:Zhu You-Liang;Lu Zhong-Yuan;Milano Giuseppe;Shi An-Chang;Sun Zhao-Yan
- 通讯作者:Sun Zhao-Yan
Employing multi-GPU power for molecular dynamics simulation: an extension of GALAMOST
利用多 GPU 能力进行分子动力学模拟:GALAMOST 的扩展
- DOI:10.1080/00268976.2018.1434904
- 发表时间:2018-02
- 期刊:Molecular Physics
- 影响因子:1.7
- 作者:Zhu You-Liang;Pan Deng;Li Zhan-Wei;Liu Hong;Qian Hu-Jun;Zhao Yang;Lu Zhong-Yuan;Sun Zhao-Yan
- 通讯作者:Sun Zhao-Yan
GPU-Accelerated Molecular Dynamics Simulation to Study Liquid Crystal Phase Transition Using Coarse-Grained Gay-Berne Anisotropic Potential.
GPU 加速分子动力学模拟利用粗粒 Gay-Berne 各向异性势研究液晶相变
- DOI:10.1371/journal.pone.0151704
- 发表时间:2016
- 期刊:PloS one
- 影响因子:3.7
- 作者:Chen W;Zhu Y;Cui F;Liu L;Sun Z;Chen J;Li Y
- 通讯作者:Li Y
超支化分子自组装形成纳米纤维的计算机模拟研究
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:高分子学报
- 影响因子:--
- 作者:朱有亮;李占伟;孙昭艳;吕中元
- 通讯作者:吕中元
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其他文献
高分子界面聚合动力学模拟研究进展
- DOI:10.11777/j.issn1000-3304.2021.21008
- 发表时间:2021
- 期刊:高分子学报
- 影响因子:--
- 作者:刘鸿;朱有亮;吕中元
- 通讯作者:吕中元
考虑缠结的高分子熔体模型
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集
- 影响因子:--
- 作者:朱有亮;刘鸿;吕中元
- 通讯作者:吕中元
表面图案诱导两嵌段共聚物形成穿孔层状结构的模拟
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:高等学校化学学报
- 影响因子:--
- 作者:容婧婧;马兰;朱有亮;黄以能;孙昭艳
- 通讯作者:孙昭艳
软三嵌段两面神胶体粒子自组装行为的模拟研究
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:高等学校化学学报
- 影响因子:--
- 作者:王艳辉;邹庆智;朱有亮;付翠柳;黄以能;李占伟;孙昭艳
- 通讯作者:孙昭艳
-环糊精包合作用的动力学模拟
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集
- 影响因子:--
- 作者:王伟;朱有亮;吕中元
- 通讯作者:吕中元
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朱有亮的其他基金
静电相互作用及介电非均匀性对嵌段共聚物相行为影响的模拟研究
- 批准号:21774129
- 批准年份:2017
- 资助金额:64.0 万元
- 项目类别:面上项目