Multi-scaled Modeling of Electrostatic and Polarization Effects in Biomolecules
生物分子静电和极化效应的多尺度建模
基本信息
- 批准号:10250389
- 负责人:
- 金额:$ 39.25万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-09-01 至 2024-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AddressAreaChargeCommunitiesComputer ModelsDiseaseDrug DesignElectrostaticsEventGaussian modelGrainKnowledge DiscoveryMedicalMethodsModelingMolecularPhasePhysicsPlayProcessRoleSolventsStructureSystembasecomputer studiescomputerized toolsdensityexperimental studyinsightmulti-scale modelingnovelsimulationtool
项目摘要
Project Summary
Physics-based atomistic simulations of biomolecules offer a range of testable observables, providing critical
mechanistic insights that are largely inaccessible to experiment. However challenging processes, such as
order-disorder transitions, ionic interactions, and interface events near biomembrane, are difficult to model
quantitatively with existing approaches. The difficulty comes from the requirement of accurate modeling of
electrostatic and polarization effects in different structural states and different solvent phases. This is not easily
achievable if we demand that our atomistic model is efficient enough for typical molecular processes. Our
central hypothesis to address the accuracy issue is that biomolecules in different solvent phases and in
different structural states can only be modeled with satisfactory transferability within polarizable electrostatics
frameworks. In a major shift from existing approaches, we are exploring a polarizable Gaussian Multipole
model, where all charges and multipoles are represented by Gaussian densities instead of classical points. On
the other hand polarization treatments invariably reduce simulation efficiency, leading to a more pronounced
efficiency issue. Thus a second major difference from existing approaches is our concurrent focus on efficiency
based on a multi-scaled framework with all-atom polarizable, coarse-grained polarizable, and continuum
polarizable models, which are consistent with each other. This allows them to be more easily interfaced in
multi-scaled simulation methods. Our plan can be summarized in the following four areas. First we will develop
a novel polarizable force field. Second we will develop and extend continuum polarizable solvent models
consistent with the new polarizable force field. Third a coarse-grained polarizable force field will be developed.
Finally, we will continue to apply our computational models and tools to study interesting biomedical problems
that best demonstrate the potentials of the new models. We will concurrently disseminate the new models and
tools to positively impact the biomedical community. Through these concerned efforts, we will offer the
community a multi-scaled set of computer models to model biomolecular electrostatics and polarization for a
range of interesting systems of biomedical importance.
项目概要
基于物理的生物分子原子模拟提供了一系列可测试的可观察结果,提供了关键的
基本上无法通过实验获得的机械见解。然而具有挑战性的过程,例如
有序-无序转变、离子相互作用和生物膜附近的界面事件很难建模
与现有方法进行定量分析。困难来自于精确建模的要求
不同结构状态和不同溶剂相的静电和极化效应。这并不容易
如果我们要求我们的原子模型对于典型的分子过程足够有效,那么这是可以实现的。我们的
解决准确性问题的中心假设是不同溶剂相和不同溶剂中的生物分子
不同的结构状态只能在可极化静电内以令人满意的可转移性进行建模
框架。与现有方法的重大转变是,我们正在探索可极化高斯多极子
模型,其中所有电荷和多极子都由高斯密度而不是经典点表示。在
另一方面,偏振处理总是会降低模拟效率,导致更明显的
效率问题。因此,与现有方法的第二个主要区别是我们同时关注效率
基于全原子可极化、粗粒可极化和连续介质的多尺度框架
可极化模型,彼此一致。这使得它们能够更容易地接口
多尺度模拟方法。我们的计划可以概括为以下四个方面。首先我们要开发
一种新颖的极化力场。其次,我们将开发和扩展连续极化溶剂模型
与新的极化力场一致。第三,将开发粗粒度的极化力场。
最后,我们将继续应用我们的计算模型和工具来研究有趣的生物医学问题
最能展示新车型的潜力。我们将同步发布新车型和
对生物医学界产生积极影响的工具。通过这些相关努力,我们将提供
社区一组多尺度的计算机模型,用于模拟生物分子静电和极化
一系列具有生物医学重要性的有趣系统。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
RAY LUO其他文献
RAY LUO的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('RAY LUO', 18)}}的其他基金
Multi-scaled Modeling of Electrostatic and Polarization Effects in Biomolecules
生物分子静电和极化效应的多尺度建模
- 批准号:
10000166 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
Multi-scaled Modeling of Electrostatic and Polarization Effects in Biomolecules
生物分子静电和极化效应的多尺度建模
- 批准号:
10471300 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
AMBER/PBSA: An Open-Source Computer Program for Accurate and Scalable Solvation A
AMBER/PBSA:用于精确且可扩展求解的开源计算机程序 A
- 批准号:
7855500 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
AMBER/PBSA: An Open-Source Computer Program for Accurate and Scalable Solvation A
AMBER/PBSA:用于精确且可扩展求解的开源计算机程序 A
- 批准号:
8260360 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
AMBER/PBSA: An Open-Source Computer Program for Accurate and Scalable Solvation Analysis ofBiomolecules
AMBER/PBSA:用于精确且可扩展的生物分子溶剂化分析的开源计算机程序
- 批准号:
9015448 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
AMBER/PBSA: An Open-Source Computer Program for Accurate and Scalable Solvation A
AMBER/PBSA:用于精确且可扩展求解的开源计算机程序 A
- 批准号:
8464744 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
AMBER/PBSA: An Open-Source Computer Program for Accurate and Scalable Solvation Analysis ofBiomolecules
AMBER/PBSA:用于精确且可扩展的生物分子溶剂化分析的开源计算机程序
- 批准号:
8888032 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
AMBER/PBSA: An Open-Source Computer Program for Accurate and Scalable Solvation A
AMBER/PBSA:用于精确且可扩展求解的开源计算机程序 A
- 批准号:
8052808 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
Determinants of Folding Mechanism in Small Proteins
小蛋白质折叠机制的决定因素
- 批准号:
6822504 - 财政年份:2004
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
Determinants of Folding Mechanism in Small Proteins
小蛋白质折叠机制的决定因素
- 批准号:
7103497 - 财政年份:2004
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
相似国自然基金
层出镰刀菌氮代谢调控因子AreA 介导伏马菌素 FB1 生物合成的作用机理
- 批准号:2021JJ40433
- 批准年份:2021
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
寄主诱导梢腐病菌AreA和CYP51基因沉默增强甘蔗抗病性机制解析
- 批准号:32001603
- 批准年份:2020
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
AREA国际经济模型的移植.改进和应用
- 批准号:18870435
- 批准年份:1988
- 资助金额:2.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Onboarding Rural Area Mathematics and Physical Science Scholars
农村地区数学和物理科学学者的入职
- 批准号:
2322614 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
Standard Grant
Point-scanning confocal with area detector
点扫描共焦与区域检测器
- 批准号:
534092360 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
Major Research Instrumentation
TRACK-UK: Synthesized Census and Small Area Statistics for Transport and Energy
TRACK-UK:交通和能源综合人口普查和小区域统计
- 批准号:
ES/Z50290X/1 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
Research Grant
Wide-area low-cost sustainable ocean temperature and velocity structure extraction using distributed fibre optic sensing within legacy seafloor cables
使用传统海底电缆中的分布式光纤传感进行广域低成本可持续海洋温度和速度结构提取
- 批准号:
NE/Y003365/1 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
Research Grant
Collaborative Research: Scalable Manufacturing of Large-Area Thin Films of Metal-Organic Frameworks for Separations Applications
合作研究:用于分离应用的大面积金属有机框架薄膜的可扩展制造
- 批准号:
2326714 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: Scalable Manufacturing of Large-Area Thin Films of Metal-Organic Frameworks for Separations Applications
合作研究:用于分离应用的大面积金属有机框架薄膜的可扩展制造
- 批准号:
2326713 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
Standard Grant
Unlicensed Low-Power Wide Area Networks for Location-based Services
用于基于位置的服务的免许可低功耗广域网
- 批准号:
24K20765 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
RAPID: Collaborative Research: Multifaceted Data Collection on the Aftermath of the March 26, 2024 Francis Scott Key Bridge Collapse in the DC-Maryland-Virginia Area
RAPID:协作研究:2024 年 3 月 26 日 DC-马里兰-弗吉尼亚地区 Francis Scott Key 大桥倒塌事故后果的多方面数据收集
- 批准号:
2427233 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
Standard Grant
RAPID: Collaborative Research: Multifaceted Data Collection on the Aftermath of the March 26, 2024 Francis Scott Key Bridge Collapse in the DC-Maryland-Virginia Area
RAPID:协作研究:2024 年 3 月 26 日 DC-马里兰-弗吉尼亚地区 Francis Scott Key 大桥倒塌事故后果的多方面数据收集
- 批准号:
2427232 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
Standard Grant
RAPID: Collaborative Research: Multifaceted Data Collection on the Aftermath of the March 26, 2024 Francis Scott Key Bridge Collapse in the DC-Maryland-Virginia Area
RAPID:协作研究:2024 年 3 月 26 日 DC-马里兰-弗吉尼亚地区 Francis Scott Key 大桥倒塌事故后果的多方面数据收集
- 批准号:
2427231 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 39.25万 - 项目类别:
Standard Grant