Probing the Structure/Function/Dynamics Relationship in Biomolecular Complexes With Multiscale Computational Techniques

项目摘要：报告 -- 在过去的二十多年里，同步加速器、辐射检测技术和分子生物学的进步使之成为可能。 方法、技术和计算资源，但在确定新的结构方面尚未取得巨大的进展。 在许多情况下，它引领了许多生物分子的发展，有助于获得更深刻的结构和洞察力。但也存在着一个新的第三维度。 生物功能，即生物动力学，到目前为止还没有得到充分的探索，这也造成了一种严重的盲目。 这阻碍了人们对大分子生物学功能和生物科学的全面了解的进展 流程。我认为这项提案的最广泛和客观的内容是继续开发技术，并利用计算机模拟技术。 为了解决这一知识不足的问题，我们必须严格建立生物分子动力学模型，以便进一步提高认识。 我们对生物化学过程的更多了解。更具体地说，我们将不会追求三个相互关联的生物化学项目。 首先，我们还将确定染色质重塑等因素如何影响核小体的运动动力学。 染色质和纤维是调控基因表达的一种手段。接下来，我们将进一步研究染色质和纤维的作用机制。 识别和调节是由葡萄糖酸酶和酶进行的，这些酶是革兰氏阳性细菌中的关键毒力和因素。 最后，我们还将开发新的计算方法，以便更有效地将解决方案的最终结果建立在模型中。 X-射线散射光谱(SAXS)的实验是为了寻找不同的生物分子络合物。这些实验的完成率。 研究还将揭示这些复杂的细节，以及它们之间的结构、功能、结构和动力学之间的关系。 多组分的生物分子复合体跨越了一个巨大的时间范围和长度范围。 科学研究目标之间的协同作用，以及先进的计算方法和强大的实验研究之间的协同。 在这些项目中的每一个项目中都有合作，这将促进新的科学研究机会和科学研究领域的发展。 米拉大奖将使我们能够继续努力。总的来说，这项工作将解决中国在这方面的一系列根本性差距。 对于关键的生物医学过程，技术和技术的知识将为未来的生物科学研究奠定基础。 提高人类疾病的综合救治水平和预防水平。

Project Summary:    Over  the  last  two  decades,  enabled  by  progress  in  synchrotron  radiation  techniques,  molecular  biology  methods, and computational resources, there has been tremendous progress in determining the structure  of biomolecules that has led, in many cases, to deep structural insights.  But there is a third dimension to  biological  function,  namely  dynamics,  which  is,  as  yet,  underexplored.    This  has  created  a  serious  blind  spot  that  inhibits  progress  towards  a  full  understanding  of  macromolecular  functions  and  biological  processes.    The  broad  objective  of  this  proposal  is  to  develop  and  utilize  computer  simulations  that  address this deficiency in knowledge by rigorously modeling biomolecular dynamics in order to increase  our understanding of biological processes.  More specifically, we will pursue three interrelated projects.   First,  we  will  determine  how  chromatin  remodeling  factors  influence  the  dynamics  of  nucleosomes  and  chromatin fibers as a means of regulating gene expression.  Second, we will examine the mechanisms of  recognition and regulation by sortase enzymes, which are key virulence factors in Gram-­‐positive bacteria.   Finally, we will develop computational methods that more effectively model the results of solution small  angle  X-­‐ray  scattering  (SAXS)  experiments  for  diverse  biomolecular  complexes.    Completion  of  these  studies will reveal intricate details about the relationship between the structure, function, and dynamics  of multicomponent biomolecular complexes across a vast range of time and length scales.  Furthermore,  the synergy between the scientific goals, as well as the computational methods and strong experimental  collaborations in each of these projects, will foster new opportunities and areas of scientific inquiry that  the MIRA award will allow us to pursue.  Overall, this work will address a series of fundamental gaps in  knowledge  for  critical  biological  processes,  and  will  lay  the  foundation  for  future  studies  that  will  improve the treatment and prevention of human ailments.