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Development of next-generation coarse-grained simulations towards analysis of cellular-scale assembly

开发用于分析细胞规模组装的下一代粗粒度模拟

基本信息

批准号：
21H02441
负责人：
高田彰二
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題は、次世代粗視化シミュレーション法を開発し、それを適用して細胞内構造体の分子構造・動態・相互作用解析を行う。具体的にまず、(A) 分子間の弱い非特異的相互作用を表現できる次世代粗視化エネルギー関数を開発する。構造データベース・全原子MDデータからのベイズ統計・機械学習によって最適化する。次に、(B) GPU計算に対応するためにソフトウエアを再構築する。今日、高性能GPUを用いたシミュレーションが普及しており、桁違いの高速化を示す場合が多い。CafeMolをGPU対応のopenMMライブラリを用いて再構築する。さらに、(C) 開発中の次世代粗視化シミュレーション法を、細胞内構造体の計算に適用する。(A) 液液相分離等をシミュレーションするために開発されてきたHydrophobic scale (HPS)モデルの実装とそのパラメータチューニング・検証を行った。Nanog, Oct4の液液相分離について検証のためのシミュレーションを行い、液液相分離を起こす臨界濃度について、既存のin vitro実験と整合する結果を得ることに成功した。(B)タンパク質の粗視化モデルとして我々が開発・利用してきたAICG2+モデルをOpenMMで実装し、正しく計算できることを確認した。計算速度用について今度検証する。(C)哺乳類胚性幹細胞におけるマスター転写因子Nanogが、液液相分離のなかでミセル状の内部構造を形成することを見出した。液液相分離の凝集相における内部分子構造の発見は新規性が高い。今後、さまざまな転写因子および核酸の混合系における液液相分離と凝集相の内部構造に迫る。

In this study, the problem, the next-generation roughing method and the molecular dynamics interaction analysis method were used to analyze the interaction between cells and molecules. The specific weak and non-specific interactions between (A) molecules show that the next-generation coarsening is not possible. The purpose of this paper is to make the most advanced equipment of the whole-atomic MD instrument, the mechanical and mechanical equipment, and the mechanical equipment. The second, (B) GPU calculates that you will not be able to pay any attention to the situation. Today, high-performance GPU devices are used to show that they are more popular, truss and high speed. CafeMol, GPU, openMM, etc., and then use it again. In the beginning of the next generation, (C) the next generation will be roughened, and the intracellular structure will be used in the calculation of the structure. (a) liquid-liquid separation and other high-performance equipment, such as liquid-liquid separation, do not operate properly. Hydrophobic scale (HPS) does not need to be installed. Nanog, Oct4, liquid-liquid separation, liquid-liquid phase separation, liquid-liquid (B) make sure that you can make sure that you can make sure that you are using the AICG2+ to make sure that the equipment is installed and that you are calculating. The speed is calculated in terms of the current speed. (C) mammalian embryogenic germ cell cycle response factor Nanog, liquid-liquid phase separation and liquid-liquid phase separation (LPLE) are produced internally. Liquid-liquid phase separation agglutination phase agglutination phase formation of internal molecules can be seen in new standards. In the future, the mixture of nucleic acid and nucleic acid will be separated from the condensed phase by liquid-liquid phase separation.