Developing computational methods to determine the thermodynamics of lipid phase coexistence
开发计算方法来确定脂相共存的热力学
基本信息
- 批准号:10204062
- 负责人:
- 金额:$ 19.25万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-07-01 至 2023-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Antifungal AgentsBiologicalBiologyCase StudyCellsCellular MembraneCholesterolCommunitiesComplexComplex VariablesComputer SimulationComputing MethodologiesCouplingCrowdingDependenceDetergentsDiseaseEnvironmental Risk FactorEquilibriumFree EnergyGrainHeterogeneityLengthLipidsLiquid substanceMeasuresMembraneMembrane LipidsMembrane MicrodomainsMethodsMolecularPeptidesPerformancePeriodicityPhasePositioning AttributeProcessPropertyProteinsProtocols documentationRoleSamplingSodium ChlorideSpeedSterolsStructureSurfaceSystemTechniquesTemperatureTestingTheoretical modelThermodynamicsTimeValidationWorkantimicrobialbasecold temperaturedesignexperimental studyimprovedin vivoinsightlipid disordermeltingmembrane modelmolecular dynamicspreferencesimulationtool
项目摘要
Project Description
Recent years have brought a new appreciation for the role of phase separation in
biology, and in particular phase coexistence in the lipid membranes that define
the boundaries in and around our cells. Studying this phenomenon using
molecular simulation methods remains challenging because of the time- and
length-scales involved, and while coarse-grained simulations have reproduced
the existence of phase coexistence, to date there are no methods for determining
the thermodynamics governing the process.
We will develop a new method that will fill this gap, built around the weighted
ensemble simulation technique using a contact-based collective variable. We will
implement and test a protocol for measuring the free energy to demix 3-
component membranes, using coarse-grained simulation with the MARTINI
force field as our test suite. In addition, we will implement and validate a new
method to couple weighted ensemble with temperature replica exchange, as a
way to further speed statistical convergence of the calculations. Finally, we will
extend the method to handle the partitioning and aggregation of surface-bound
peptides between coexisting phases, using the antifungal lipopeptide fengycin as
a test case.
项目描述
近年来,人们对相分离在生物医学中的作用有了新的认识。
生物学,特别是脂质膜中的相共存,
我们细胞内部和周围的界限研究这一现象,
分子模拟方法仍然具有挑战性,因为时间和
涉及的长度尺度,而粗粒度的模拟已经再现
相共存的存在,至今还没有确定的方法
控制这个过程的热力学。
我们将开发一种新的方法,将填补这一空白,围绕加权
系综模拟技术使用基于接触的集体变量。我们将
实施并测试用于测量自由能的方案,以使3-
组件膜,使用MARTINI粗粒度模拟
力场作为我们的测试套件此外,我们将实施和验证一个新的
方法耦合加权系综与温度副本交换,作为一个
进一步加速计算的统计收敛的方法。最后我们将
扩展该方法以处理表面边界的划分和聚合
肽之间的共存相,使用抗真菌脂肽芬枯草菌素作为
一个测试案例。
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Understanding the free-energy landscape of phase separation in lipid bilayers using molecular dynamics.
使用分子动力学了解脂质双层中相分离的自由能景观。
- DOI:10.1016/j.bpj.2023.09.012
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:3.4
- 作者:Poruthoor,AshlinJ;Sharma,Akshara;Grossfield,Alan
- 通讯作者:Grossfield,Alan
How To Be a Good Member of a Scientific Software Community [Article v1.0].
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- DOI:10.33011/livecoms.3.1.1473
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Grossfield,Alan
- 通讯作者:Grossfield,Alan
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开发计算方法来确定脂相共存的热力学
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