Nonequilibrium dynamics of complex systems: proteins and active matter

复杂系统的非平衡动力学:蛋白质和活性物质

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2018-04605
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.62万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2018-01-01 至 2019-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This proposal outlines the development and application of theoretical tools designed to characterize the long time dynamics of complex systems, with a particular focus on the dynamics of structural transitions in model protein systems and the physics of nanomotor systems that operate out of equilibrium. Both projects involve a combination of coarse-grain simulations, numerical analysis techniques as well as fundamental theoretical work.******The first project concerns the construction and validation of a simple model designed to mimic a protein in solution. The goal of these studies is to establish the connection between chemical composition, the populations of different three-dimensional structures as a function of temperature, and the dynamics of proteins. Simulations of the system will be compared with theoretical predictions in order to examine how particular interactions can lead to diseases linked to the misfolding of proteins and how non-desirable intramolecular interactions influence the stability and folding behavior of proteins. ******A large number of molecular machines have evolved in the natural world that actively harness external environmental conditions to perform essential biological functions at the nanoscale. Such machines can operate both as individual units and cooperatively in large groups. Synthetic nanomotors are of particular interest since their morphology and chemical properties may be tailored to carry out specific tasks. In the second project, we consider the dynamics of a system of nanomotors operating out of equilibrium whose activity arises due to catalytic chemical processes occurring at the surface of the motors. Our studies are based on microscopic models that are able to account for intermolecular interactions, many-body concentration gradients, fluid flows and the effect of random thermal fluctuations. Suspensions of motors exhibit complex collective phenomena, including dynamical clustering, phase separation, and giant-number fluctuations. This behavior can arise from a combination of effects arising from chemical activity and hydrodynamic effects in which fluid flow induced by the motion of a given motor exerts non-uniform pressure forces on others. We plan to study in detail the way in which the collective dynamics is mediated by such interactions and use our simulations to explore the mechanisms through which large density fluctuations and dynamical clustering arise as a function of the catalytic properties of the motors and the environmental conditions. We will use statistical mechanical tools developed for driven multi-phase systems to formulate exact expressions for quantities that characterize the evolution of the nanomotor system operating under conditions that are far from equilibrium. **
该提案概述了理论工具的发展和应用,旨在表征复杂系统的长时间动态,特别关注模型蛋白质系统中结构转变的动态和非平衡操作的纳米系统的物理学。 这两个项目都涉及粗粒度模拟,数值分析技术以及基础理论工作的组合。第一个项目涉及构建和验证一个简单的模型,旨在模拟溶液中的蛋白质。 这些研究的目标是建立化学组成、不同三维结构的群体(作为温度的函数)和蛋白质动力学之间的联系。 该系统的模拟将与理论预测进行比较,以研究特定的相互作用如何导致与蛋白质错误折叠有关的疾病,以及不理想的分子内相互作用如何影响蛋白质的稳定性和折叠行为。** 在自然界中已经进化出了大量的分子机器,它们积极地利用外部环境条件来执行纳米级的基本生物功能。这种机器既可以作为单独的单元操作,也可以在大的组中协作操作。 合成纳米电机特别令人感兴趣,因为它们的形态和化学性质可以定制以执行特定任务。在第二个项目中,我们考虑了一个纳米电机系统的动力学,该系统的活动是由于在电机表面发生的催化化学过程而产生的。 我们的研究是基于微观模型,能够占分子间的相互作用,多体浓度梯度,流体流动和随机热波动的影响。 电机悬浮系统表现出复杂的集体现象,包括动态群聚、相分离和巨数涨落。 这种行为可能是由化学活性和流体动力学效应引起的效应的组合引起的,其中由给定马达的运动引起的流体流动对其他马达施加不均匀的压力。 我们计划详细研究集体动力学是由这种相互作用介导的方式,并使用我们的模拟来探索大密度波动和动力学集群作为电机和环境条件的催化性能的函数而产生的机制。 我们将使用统计力学工具开发的驱动多相系统,制定精确的表达量的nanoparticle系统的运行条件下,远离平衡的演变特征。 **

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 }}

Schofield, Jeremy其他文献

Study of carrier mobility of tubular and planar graphdiyne
CD56 positive central nervous system plasmacytosis in a patient with refractory CD56 negative primary plasma cell leukaemia.
  • DOI:
    10.1002/jha2.271
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yong, Jun;Schofield, Jeremy;Lawton, David;Brearton, Gillian
  • 通讯作者:
    Brearton, Gillian
Ti-coated BC2N nanotubes as hydrogen storage materials
Al-doped B80 fullerene as a suitable candidate for H2, CH4, and CO2 adsorption for clean energy applications
  • DOI:
    10.1016/j.jscs.2017.07.001
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Molani, Farzad;Jalili, Seifollah;Schofield, Jeremy
  • 通讯作者:
    Schofield, Jeremy
Chemotactic and hydrodynamic effects on collective dynamics of self-diffusiophoretic Janus motors
  • DOI:
    10.1088/1367-2630/aa958c
  • 发表时间:
    2017-12-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Huang, Mu-Jie;Schofield, Jeremy;Kapral, Raymond
  • 通讯作者:
    Kapral, Raymond

Schofield, Jeremy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('Schofield, Jeremy', 18)}}的其他基金

Nonequilibrium dynamics of complex systems: proteins and active matter
复杂系统的非平衡动力学:蛋白质和活性物质
  • 批准号:
    RGPIN-2018-04605
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Nonequilibrium dynamics of complex systems: proteins and active matter
复杂系统的非平衡动力学:蛋白质和活性物质
  • 批准号:
    RGPIN-2018-04605
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Nonequilibrium dynamics of complex systems: proteins and active matter
复杂系统的非平衡动力学:蛋白质和活性物质
  • 批准号:
    RGPIN-2018-04605
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Nonequilibrium dynamics of complex systems: proteins and active matter
复杂系统的非平衡动力学:蛋白质和活性物质
  • 批准号:
    RGPIN-2018-04605
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Structure and dynamics in complex systems: Computational studies of biophysical and nanomaterial systems
复杂系统的结构和动力学:生物物理和纳米材料系统的计算研究
  • 批准号:
    203313-2013
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Structure and dynamics in complex systems: Computational studies of biophysical and nanomaterial systems
复杂系统的结构和动力学:生物物理和纳米材料系统的计算研究
  • 批准号:
    203313-2013
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Structure and dynamics in complex systems: Computational studies of biophysical and nanomaterial systems
复杂系统的结构和动力学:生物物理和纳米材料系统的计算研究
  • 批准号:
    203313-2013
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Structure and dynamics in complex systems: Computational studies of biophysical and nanomaterial systems
复杂系统的结构和动力学:生物物理和纳米材料系统的计算研究
  • 批准号:
    203313-2013
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Theoretical studies of complex systems
复杂系统的理论研究
  • 批准号:
    203313-2008
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Theoretical studies of complex systems
复杂系统的理论研究
  • 批准号:
    203313-2008
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual

相似国自然基金

β-arrestin2- MFN2-Mitochondrial Dynamics轴调控星形胶质细胞功能对抑郁症进程的影响及机制研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
发展基因编码的荧光探针揭示趋化因子CXCL10的时空动态及其调控机制
  • 批准号:
    32371150
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
钱江潮汐影响下越江盾构开挖面动态泥膜形成机理及压力控制技术研究
  • 批准号:
    LY21E080004
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
磁性薄膜和磁性纳米结构中的自旋动力学研究
  • 批准号:
    11174131
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
星系结构基本单元星团的研究
  • 批准号:
    11043006
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
星系恒星与气体的动力学演化
  • 批准号:
    11073025
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
在我们的门前发掘化石——利用中国即将开展的巡天来研究银河系的演化
  • 批准号:
    11043005
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
物体运动对流场扰动的数学模型研究
  • 批准号:
    51072241
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
弦场论及Tachyon动力学
  • 批准号:
    10705008
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    15.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
微分遍历理论和廖山涛的一些方法的应用
  • 批准号:
    10671006
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

CAREER: First-principles Predictive Understanding of Chemical Order in Complex Concentrated Alloys: Structures, Dynamics, and Defect Characteristics
职业:复杂浓缩合金中化学顺序的第一原理预测性理解:结构、动力学和缺陷特征
  • 批准号:
    2415119
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Analysis and Dynamics in Several Complex Variables
多个复杂变量的分析和动力学
  • 批准号:
    2349865
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Structural Basis of Cyclic Nucleotide Signal Translation and Inhibition
环核苷酸信号翻译和抑制的结构基础
  • 批准号:
    483395
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
    Operating Grants
Computational Infrastructure for Automated Force Field Development and Optimization
用于自动力场开发和优化的计算基础设施
  • 批准号:
    10699200
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
Mechanism of stringent translation initiation: a probe for its biological relevance
严格翻译起始机制:对其生物学相关性的探索
  • 批准号:
    10660217
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
Elucidating the role of DCAF7 on hematopoietic stem cell maintenance
阐明 DCAF7 对造血干细胞维持的作用
  • 批准号:
    10785443
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
Washington University (WU) ROBIN Center: MicroEnvironment and Tumor Effects Of Radiotherapy (METEOR)
华盛顿大学 (WU) 罗宾中心:放射治疗的微环境和肿瘤效应 (METEOR)
  • 批准号:
    10715019
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
Network Canvas 2.0: Enhancing network data capture for drug use and HIV research
Network Canvas 2.0:增强药物使用和艾滋病毒研究的网络数据捕获
  • 批准号:
    10715902
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
Molecular Mechanisms of Mitochondrial Biogenesis
线粒体生物发生的分子机制
  • 批准号:
    10735778
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
Leptospira prevalence, cycling, and infection in the peridomestic environment
家庭周围环境中钩端螺旋体的流行、循环和感染
  • 批准号:
    10735030
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了