Modeling of kinetic processes in biological systems
生物系统动力学过程建模
基本信息
- 批准号:10008638
- 负责人:
- 金额:$ 26.28万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:
- 资助国家:美国
- 起止时间:至
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Theory of milestoning
Milestoning is a method that potentially allows significantly enlarge the time range of processes that can be analyzed using molecular dynamics simulations. Its main ides is to use MD simulations to map the original dynamics onto rate equations which then can be used to study the process of interest. Our theory explains physical meaning of the states transitions among which are described by the rate equations.
Dynamics of blocking molecules in a membrane channel
When a large molecule enters a membrane channel, it blocks the current of small ions through the channels. This phenomenon is studied experimentally in single-channel experiments in the Dr. Bezrukov's group. We developed a two-site model of the blocker lifetime in the channel, which is much simpler than the exact diffusion model and, therefore, useful for the analysis of experimental data on the blockade duration.
Forward-backward symmetry of transition path time
Transition path is a final part of a diffusion trajectory that starts form point a and is terminated when it comes to point b for the first time, during which the trajectory goes from point a to point be without touching point a. We show that the distribution of the duration of a-to-b transition path is equal to that for the duration of b-to-a transition path. This is a consequence of time-reversal symmetry of diffusion dynamics.
Diffusion-limited trapping by rough surfaces
We study trapping of diffusing particles by rough non-uniformly absorbing surfaces and show that it is equivalent to that by smooth uniformly absorbing surfaces with properly chosen parameters: effective surface location and its trapping rate. Our theory establishes the relation between these parameters and the parameters of the original surface which is rough and non-uniform.
里程碑理论
里程碑法是一种潜在地允许显著扩大可以使用分子动力学模拟分析的过程的时间范围的方法。其主要思想是利用分子动力学模拟将原始动力学映射到速率方程上,然后可以用来研究感兴趣的过程。我们的理论解释了速率方程描述的状态跃迁的物理意义。
膜通道中阻塞分子的动力学
当大分子进入膜通道时,它会阻止小离子通过通道。Bezrukov博士的小组在单通道实验中对这种现象进行了实验研究。我们开发了一个两个网站模型的阻滞剂的寿命在通道中,这是比精确的扩散模型简单得多,因此,有用的分析实验数据的封锁持续时间。
跃迁路径时间的前后对称性
过渡路径是扩散轨迹的最后一部分,该扩散轨迹从点a开始,当它第一次到达点B时终止,在此期间轨迹从点a到点be而不接触点a。我们证明了a-to-B跃迁路径的持续时间分布与b-to-a跃迁路径的持续时间分布相等,这是扩散动力学的时间反演对称性的结果。
粗糙表面的扩散限制俘获
我们研究了粗糙非均匀吸收表面对扩散粒子的捕获,并证明了在适当选择参数:有效表面位置及其捕获率的情况下,粗糙非均匀吸收表面与光滑均匀吸收表面对扩散粒子的捕获是等价的。我们的理论建立了这些参数之间的关系和原始表面的参数是粗糙和不均匀的。
项目成果
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