Design and application of robust and efficient QM/MM free energy simulation methods for biomolecular systems
生物分子系统稳健高效的 QM/MM 自由能模拟方法的设计与应用
基本信息
- 批准号:10260512
- 负责人:
- 金额:$ 30.28万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-09-01 至 2023-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AccountingAwardBehaviorBindingBiochemistryBiological ProcessCatalysisChemicalsChemistryComplexCoupledDevelopmentElectrostaticsEnsureEnvironmentEnzymesFree EnergyFreedomGoalsHybridsHydrogen BondingImProvImprove AccessLactamaseLigand BindingLigandsMechanicsMethodologyMethodsMolecularMolecular ConformationMotionNobel PrizePerformancePharmaceutical PreparationsPriceProcessProtocols documentationReactionSamplingSchemeStructureSubstrate InteractionSystemTechniquesThermodynamicsWorkchemical reactioncomputational chemistrycostdesignenzyme substrateflexibilityimprovedinhibitor/antagonistmulti-scale modelingneural networknovelquantumreceptorsimulationtautomertechnique developmenttheoriestool
项目摘要
Project Summary / Abstract
To accurately compute free energies of complex biomolecular systems there are two key prerequisites: the accurate
description of inter- and intramolecular interactions, and adequate sampling of all relevant conformational degrees of
freedom. Include the possibility that conformational dynamics may be coupled to complex electronic processes or
chemical reactions, where quantum mechanical (QM) methods are needed, and this task becomes extremely daunt-
ing. Currently, whenever accurate computations of biomolecular systems are essential, the tool of choice is hybrid
quantum mechanical / molecular mechanical (QM/MM) calculations, however, the application of these techniques to
free energy simulations (FES) is far from common. Herein, we aim to develop a set of robust, efficient, and accurate
new techniques that will make the application of QM/MM FES nearly routine. These methods will be subsequently ap-
plied to study two classes of biomolecular applications that present extreme challenges to current techniques. Namely,
the accurate computation of (1) absolute pKa as a function of ligand binding and reaction (e.g., accounting for tran-
sient interactions), and (2) free energy differences of binding as a function of tautomerism. The scientific results will
be closely tied to activities aimed at improving access to these advanced techniques.
项目总结/摘要
为了准确计算复杂生物分子系统的自由能,有两个关键的先决条件:
分子间和分子内相互作用的描述,以及所有相关构象度的充分采样
自由包括构象动力学可能与复杂的电子过程或
化学反应,需要量子力学(QM)方法,这项任务变得非常艰巨-
ing.目前,当精确计算生物分子系统是必不可少的,工具的选择是混合
量子力学/分子力学(QM/MM)计算,然而,这些技术的应用,
自由能模拟(FES)远不常见。在这里,我们的目标是开发一套强大的,有效的,准确的,
新技术,将使应用QM/MM FES几乎常规。这些方法将在随后的...
致力于研究两类对当前技术提出极端挑战的生物分子应用。也就是说,
精确计算(1)作为配体结合和反应的函数的绝对pKa(例如,会计转
相互作用),和(2)作为互变异构的函数的结合自由能差。科学结果将
与旨在改善获得这些先进技术的机会的活动密切相关。
项目成果
期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
CIFDock: A novel CHARMM-based flexible receptor-flexible ligand docking protocol.
CIFDock:一种新型的基于 CHARMM 的灵活受体-灵活配体对接方案。
- DOI:10.1002/jcc.26759
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:3
- 作者:Vankayala,SaiL;Warrensford,LukeC;Pittman,AmandaR;Pollard,BenjaminC;Kearns,FionaL;Larkin,JosephD;Woodcock,HLee
- 通讯作者:Woodcock,HLee
Not Drug-like, but Like Drugs: Cnidaria Natural Products.
- DOI:10.3390/md20010042
- 发表时间:2021-12-30
- 期刊:
- 影响因子:5.4
- 作者:Laguionie-Marchais C;Allcock AL;Baker BJ;Conneely EA;Dietrick SG;Kearns F;McKeever K;Young RM;Sierra CA;Soldatou S;Woodcock HL;Johnson MP
- 通讯作者:Johnson MP
Exploring Routes to Enhance the Calculation of Free Energy Differences via Non-Equilibrium Work SQM/MM Switching Simulations Using Hybrid Charge Intermediates between MM and SQM Levels of Theory or Non-Linear Switching Schemes.
- DOI:10.3390/molecules28104006
- 发表时间:2023-05-10
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Schöller A;Woodcock HL;Boresch S
- 通讯作者:Boresch S
Accelerating QM/MM Free Energy Computations via Intramolecular Force Matching.
- DOI:10.1021/acs.jctc.8b00517
- 发表时间:2018-12-11
- 期刊:
- 影响因子:5.5
- 作者:Hudson PS;Boresch S;Rogers DM;Woodcock HL
- 通讯作者:Woodcock HL
Force matching as a stepping stone to QM/MM CB[8] host/guest binding free energies: a SAMPL6 cautionary tale.
- DOI:10.1007/s10822-018-0165-3
- 发表时间:2018-10
- 期刊:
- 影响因子:3.5
- 作者:Hudson PS;Han K;Woodcock HL;Brooks BR
- 通讯作者:Brooks BR
{{
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 }}
Henry Lee Woodcock III其他文献
Henry Lee Woodcock III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('Henry Lee Woodcock III', 18)}}的其他基金
Design and application of robust and efficient QM/MM free energy simulation methods for biomolecular systems
生物分子系统稳健高效的 QM/MM 自由能模拟方法的设计与应用
- 批准号:
9769790 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 30.28万 - 项目类别:
Design and application of robust and efficient QM/MM free energy simulation methods for biomolecular systems
生物分子系统稳健高效的 QM/MM 自由能模拟方法的设计与应用
- 批准号:
10004158 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 30.28万 - 项目类别:
Modern Drug Resistance: Elucidation of Beta-Lactamase Mechanisms of Action
现代耐药性:β-内酰胺酶作用机制的阐明
- 批准号:
7912934 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 30.28万 - 项目类别:
Modern Drug Resistance: Elucidation of Beta-Lactamase Mechanisms of Action
现代耐药性:β-内酰胺酶作用机制的阐明
- 批准号:
8117168 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 30.28万 - 项目类别:
Modern Drug Resistance: Elucidation of Beta-Lactamase Mechanisms of Action
现代耐药性:β-内酰胺酶作用机制的阐明
- 批准号:
7386222 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 30.28万 - 项目类别:
相似国自然基金
浙江省社会力量设立科学技术奖现状、问题与对策建议
- 批准号:2025C35106
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
湖北省科学技术奖获奖项目后评估机制研
究
- 批准号:
- 批准年份:2024
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
生态补奖背景下草原牧户实现自主性减畜的机制、路径和政策研究
- 批准号:72374130
- 批准年份:2023
- 资助金额:41 万元
- 项目类别:面上项目
草原生态补奖政策对牧户兼业行为的影响机理研究——以内蒙古为例
- 批准号:72363025
- 批准年份:2023
- 资助金额:28 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
草原生态补奖政策对牧民调整草场经营行为的影响研究:作用机理、实证分析与政策优化
- 批准号:
- 批准年份:2021
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
开放式协同创新价值演化与创新激励政策微观效应研究——基于“十三五”期间广东省科技创新平台建设与科学技术奖的实证分析
- 批准号:
- 批准年份:2021
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:省市级项目
草原生态补奖政策激励-约束下牧民生产行为决策机制及生态效应
- 批准号:
- 批准年份:2020
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:
华罗庚数学奖获得者座谈会及数学普及活动
- 批准号:11926407
- 批准年份:2019
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:数学天元基金项目
学科交叉融合发展趋势与政策启示:基于诺贝尔科学奖的分析
- 批准号:
- 批准年份:2019
- 资助金额:20 万元
- 项目类别:专项基金项目
基于“以奖代补”政策下的精神分裂症家庭干预及评估:一项阶梯干预试验研究
- 批准号:71804197
- 批准年份:2018
- 资助金额:18.5 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
Doctoral Dissertation Improvement Award: Variability in Silcrete Heat Treatment Technology and Implications for Modern Human Behavior
博士论文改进奖:硅混凝土热处理技术的变异性及其对现代人类行为的影响
- 批准号:
2321951 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 30.28万 - 项目类别:
Standard Grant
Research Initiation Award: Designing Synthetic Polyglycidol-based Polymeric Networks to Influence Cellular Behavior
研究启动奖:设计基于合成聚缩水甘油的聚合物网络以影响细胞行为
- 批准号:
2200484 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 30.28万 - 项目类别:
Standard Grant
Research Initiation Award: Establishing the Fundamentals of Spin-Crossover Behavior and Catalysis in Single-Chain Nanoparticle Metallopolymers
研究启动奖:建立单链纳米颗粒金属聚合物中自旋交叉行为和催化的基础
- 批准号:
2200447 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 30.28万 - 项目类别:
Standard Grant
Research Initiation Award: Investigation on Tribo-charging Behavior of Agricultural Particles in the Development of Water-free Bio-separation Approach for Biomass Residues
研究启动奖:生物质残留物无水生物分离方法开发中农业颗粒摩擦带电行为的研究
- 批准号:
1900894 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 30.28万 - 项目类别:
Standard Grant
Doctoral Dissertation Improvement Award: The Effect of Population Aggregation on Food Acquisition Behavior
博士论文改进奖:种群聚集对食物获取行为的影响
- 批准号:
1745219 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 30.28万 - 项目类别:
Standard Grant
Research Initiation Award: Mathematical model of the impact of social behavior in the transmission dynamics of HIV epidemics
研究启动奖:社会行为对艾滋病毒流行传播动态影响的数学模型
- 批准号:
1743812 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 30.28万 - 项目类别:
Standard Grant
Research Intiation Award: Long Time Behavior for Systems of Coupled Partial Differential Equations
研究启动奖:耦合偏微分方程组的长期行为
- 批准号:
1601127 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 30.28万 - 项目类别:
Standard Grant
Doctoral Dissertation Improvement Award: Investigating The Effect Of Environmental Variability On Mobility And Territorial Behavior
博士论文改进奖:研究环境变化对流动性和领地行为的影响
- 批准号:
1623771 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 30.28万 - 项目类别:
Standard Grant
Research Initiation Award: Mathematical model of the impact of social behavior in the transmission dynamics of HIV epidemics
研究启动奖:社会行为对艾滋病毒流行传播动态影响的数学模型
- 批准号:
1505498 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 30.28万 - 项目类别:
Standard Grant
Doctoral Dissertation Improvement Award: Relationships Between Consumer Behavior And Regional Identity
博士论文改进奖:消费者行为与区域认同的关系
- 批准号:
1550581 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 30.28万 - 项目类别:
Standard Grant