新型Field-SEA多尺度溶剂模型的开发与应用研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21506066
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    21.0万
  • 负责人：
    李理波
  • 依托单位：
    华南理工大学
  • 学科分类：
    B0801.化工热力学
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

To develop advanced solvent models and to understand relevant solvent effects are critical for the research fields of chemistry, chemical engineering, drug design, protein engineering and environmental science, where many phenomena and processes take place in solution phase. However, current solvent models usually have some limits, and to develop an accurate, fast and highly transferable solvent model is far from feasible. Such issue is very important for the development of modern molecular simulation and computational chemistry. The applicant developed a fast and accurate multiscale solvent model, Field-SEA, very recently, but much more work are needed to improve this preliminary work. In this project, the applicant plans to improve the accuracy of Field-SEA solvent model, especially the accuracy at different temperatures. On the basis of Field-SEA solvent model, the applicant also plans to develop MM/Field-SEA method to calculate protein-ligand binding affinity, and to develop Field-SEA PMF(Potential of Mean Force)calculation method to study protein-interface adsorption. Briefly, the applicant will continue to work on Field-SEA solvent model in this project, which will help drug design and protein adsorption research, and will provide with insights for the development of multiscale science and technology.
化学化工、药物设计、蛋白质工程、环境等领域内的科研生产涉及到的现象和过程往往在溶液中进行；所以，合适溶剂模型的开发和相关溶剂化效应的理解对它们都有至关重要的意义。然而现有不同尺度上的溶剂模型都有其各自的局限性：其主要问题在于计算效率、精确度、可迁移性之间的矛盾；这也是计算化学和分子模拟进一步发展亟待解决的最基础、关键的问题之一。申请人基于多尺度科研思路，以TIP3P模型为基准开发出准确快速的Field-SEA多尺度溶剂模型；拟在此基础上以TIP4P、AMOEBA为基准重新开发Field-SEA模型，进一步提高模型的精确度尤其是不同温度下的精确度。申请人还拟在Field-SEA模型的基础上，发展MM/Field-SEA蛋白-配体结合自由能计算方法用于药物先导物分子筛选；同时还拟发展Field-SEA PMF(Potential of Mean Force)计算方法用于蛋白质界面吸附研究。

结项摘要

溶剂效应对绝大部分化学反应、化工过程都很重要；所以，理解溶剂效应、开发并合理运用溶剂模型对化学、化工尤其是计算模拟很有科学和实践意义。本项目综合运用量子化学（QM）、分子动力学（MD）、连续介质（COSMO）、宏观热力学（NRTL，CNIBS，UNIQUAC等）等不同尺度的溶剂模型研究了溶质分子固-溶液相分配，水-有机溶剂相分配，以及纳米孔道等多个具有重要化学、化工意义的过程和问题；不仅取得与实验相当符合结果，还指导实验开发了提取提纯药物分子的溶剂、（从工业废水中）萃取酚类溶质的萃取剂；设计基于纳米孔道的水处理膜、设计传质、催化性能优异的介孔MOF(Metal Organic Frame)材料等。这些研究成果在Nat Commun（IF=12.1）、Sci Adv（IF=11.5，Science子刊）、J Mater Chem A（IF=9.93，被遴选为杂志hot papers）、Chem Eng J（IF=6.72，成为ESI高被引论文）等国际知名学术期刊发表SCI论文34篇，并被Advanced Science News（德国Wiley出版集团）、EurekAlert（美国科学促进会AAAS）、《物理化学学报》等二十多家国内外媒体广泛报道。这些成果对化工产品提纯、环境保护、水净化与处理、催化等方面都颇具科研和实践意义。

项目成果

期刊论文数量（34）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Protein Translocation through a MoS2 Nanopore:A Molecular Dynamics Study
通过 MoS2 纳米孔的蛋白质易位：分子动力学研究
  • DOI：
    10.1021/acs.jpcc.7b07842
  • 发表时间：
    2018-02-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Chen, Huang;Li, Libo;Zhou, Jian
  • 通讯作者：
    Zhou, Jian
Hierarchically structured metal-organic frameworks assembled by hydroxy double salt-template synergy with high space-time yields
羟基双盐-模板协同组装的多级结构金属有机骨架具有高时空产率
  • DOI：
    10.1039/c7ce01843f
  • 发表时间：
    2018-02-28
  • 期刊：
    CRYSTENGCOMM
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Duan, Chongxiong;Li, Feier;Xi, Hongxia
  • 通讯作者：
    Xi, Hongxia
Screening solvents to extract phenol from aqueous solutions by the COSMO-SAC model and extraction process simulation
利用COSMO-SAC模型筛选从水溶液中萃取苯酚的溶剂并进行萃取过程模拟
  • DOI：
    10.1016/j.fluid.2017.08.007
  • 发表时间：
    2017-11
  • 期刊：
    Fluid Phase Equilibria
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Chen Yun;Zhou Shaoming;Wang Youchang;Li Libo
  • 通讯作者：
    Li Libo
Extraction of o-, m- and p-cresol from aqueous solution with methyl isopropyl ketone: Equilibrium, correlations, and COSMO-RS predictions
用甲基异丙基酮从水溶液中萃取邻甲酚、间甲酚和对甲酚：平衡、相关性和 COSMO-RS 预测
  • DOI：
    10.1016/j.jct.2017.07.033
  • 发表时间：
    2017-12
  • 期刊：
    Journal of Chemical Thermodynamics
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Chen Yun;Zhou Shaoming;Chen Huang;Wang Youchang;Li Libo
  • 通讯作者：
    Li Libo
Liquid-liquid equilibrium for ternary systems, methyl isobutyl ketone plus (catechol, resorcinol and hydroquinone) + water at 333.15 K, 343.15 K and 353.15 K
三元体系、甲基异丁基酮加（邻苯二酚、间苯二酚和对苯二酚）水在 333.15 K、343.15 K 和 353.15 K 下的液-液平衡
  • DOI：
    10.1016/j.fluid.2016.11.005
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Fluid Phase Equilibria
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Chen Yun;Wang Huimin;Lv Ran;Li Libo
  • 通讯作者：
    Li Libo

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其他文献

PAMAM树状大分子负载和释放阿霉素的耗散粒子动力学模拟
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
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  • 作者：
    乔智威;李理波;周健
  • 通讯作者：
    周健
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  • 发表时间：
    2017
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    周健
纳米孔生物分子检测研究
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  • 作者：
    林子涵;陈煌;董嘉伟;赵道辉;李理波
  • 通讯作者：
    李理波

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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