具有全原子模拟精度的新型蛋白质和生物膜环境粗粒化分子模型的建立及其应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31370714
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0504.物理生物学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The molecular mechanism of membrane protein functions cannot be explained easily with the structure information only, since membrane protein works under the complex and dynamic membrane environment. Fully atomistic molecular dynamics (MD) simulations provide a powerful tool to bridge the gap between structure and function studies. However, the functions of membrane proteins couple closely with their dynamic behaviors at long temporal and large spatial scale under complicated membrane environment, this results in much lower ower computational efficiency of fully atomistic MD simulations, and limits its widely uses for studying complicated membrane proteins. Although existed coarse grained models achieve the goal for above studies at the aspect of computing speed, they do not satisfy the accuracy requirement for membrane protein studies resulting from the oversimplification and rough description of geometric shape and force field parameters of their coarse grained particles. Based on our research experience and preliminary results, we propose to construct a new type of coarse grained model of proteins and its membrane environments with the same accuracy as fully atomistic modeling by combining generalized vdW potential and multipole expansion of electrostatic potential, which include standard amino acids, different types of lipids, cholesterol and important organic molecules which regulate the functions of membrane protein we will study. Meanwhile, we will use this model to do theoretical studies systematically. The construction of this new coarse grained model with fully atomistic modeling accuracy and implementation of its computer program will help us to understand deeply and precisely the properties of membrane proteins and the mechanism of their functions. This new computational models and techniques will build strong theoretical basis for membrane protein function studies, and offer a highly efficjent tool for membrane protein-targeted drug discovery.
膜蛋白处于复杂动态的生物膜环境中,导致单纯依靠结构信息难以完全诠释其行使生物学功能的微观机制。全原子分子动力学模拟已成为连接蛋白质结构与功能研究的有力工具,但由于膜蛋白功能涉及到复杂膜环境中蛋白质的长时间和大尺度动态行为,致使其计算效率非常低,难以广泛应用。尽管现有粗粒化分子模型的计算速度可达到上述研究要求,但由于粗粒化粒子的几何形状和力场参数过于简单和粗糙,使得其计算精度难以满足需求。基于我们前期工作基础,本项目拟针对标准氨基酸、不同种类磷脂、胆固醇和调控膜蛋白功能的重要有机分子,结合广义范德华势和多极矩展开静电势,建立具有全原子模拟精度的蛋白质和膜环境的新型粗粒化分子模型,并开展系统的理论研究。此模型的建立及相应计算程序的实现将帮助我们更加全面细致地理解膜蛋白在复杂生物膜环境中的结构、动力学行为及行使功能的微观机制,为复杂膜蛋白的功能研究以及相关药物研发提供强有力的理论支撑和计算工具。

结项摘要

膜蛋白处于复杂动态的生物膜环境中,导致单纯依靠结构信息难以完全诠释其行使生物学功能的微观机制。全原子分子动力学模拟已成为连接蛋白质结构与功能研究的有力工具,但由于膜蛋白功能涉及到复杂膜环境中蛋白质的长时间和大尺度动态行为,致使其计算效率非常低,难以广泛应用。尽管现有粗粒化分子模型的计算速度可达到上述研究要求,但由于粗粒化粒子的几何形状和力场参数过于简单和粗糙,使得其计算精度难以满足需求。本项目针对标准氨基酸、不同种类磷脂、DNA及RNA等重要生物分子,结合广义范德华势和多极矩展开静电势,建立具有全原子模拟精度的蛋白质和膜环境的新型粗粒化分子模型,并开展系统验证和应用的理论研究。模型的建立及相应计算程序的实现将帮助我们更加全面细致地理解膜蛋白Intergrin 在复杂生物膜环境中的结构、动力学行为及行使功能的微观机制,为复杂膜蛋白的功能研究以及相关药物研发提供强有力的理论支撑和计算工具。到目前为止,共发表和本项目相关的论文14篇。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Mechanistic insight into the functional transition of the enzyme guanylate kinase induced by a single mutation
单一突变诱导的鸟苷酸激酶功能转变的机制洞察
  • DOI:
    10.1038/srep08405
  • 发表时间:
    2015-02
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhang Yuebin;Niu Huiyan;Li Yan;Chu Huiying;Shen Hujun;Zhang Dinglin;Li Guohui
  • 通讯作者:
    Li Guohui
An Anisotropic Coarse-Grained Model Based on Gay-Berne and Electric Multipole Potentials and its Application to Simulate a DMPC Bilayer in an Implicit Solvent Model
基于 Gay-Berne 和电多极势的各向异性粗粒模型及其在隐式溶剂模型中模拟 DMPC 双层的应用
  • DOI:
    10.1002/jcc.23895
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    JOURNAL OF COMPUTATIONAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Shen Hujun;Li Yan;Xu Peijun;Li Xiaofang;Chu Huiying;Zhang Dinglin;Li Guohui
  • 通讯作者:
    Li Guohui
An Anisotropic Coarse-Grained Model for Proteins Based On Gay-Berne and Electric Multipole Potentials.
基于 Gay-Berne 和电多极势的蛋白质各向异性粗粒模型
  • DOI:
    10.1021/ct400974z
  • 发表时间:
    2014-02-10
  • 期刊:
    Journal of chemical theory and computation
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Shen H;Li Y;Ren P;Zhang D;Li G
  • 通讯作者:
    Li G
The Effect of Codon Mismatch on the Protein Translation System.
密码子错配对蛋白质翻译系统的影响
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0148302
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zhang D;Chen D;Cao L;Li G;Cheng H
  • 通讯作者:
    Cheng H
Bridging the Missing Link between Structure and Fidelity of the RNA-Dependent RNA Polymerase from Poliovirus through Free Energy Simulations
通过自由能模拟弥合脊髓灰质炎病毒 RNA 依赖性 RNA 聚合酶的结构和保真度之间缺失的环节
  • DOI:
    10.1021/ct5006449
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of Chemical Theory and Computation
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Shen Hujun;Li Guohui
  • 通讯作者:
    Li Guohui

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:
    {{ item.journal_name }}
  • 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.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

Oxidation of Gold-Bearing Pyrite by Ammonium Persulfate
过硫酸铵氧化含金黄铁矿
  • DOI:
    10.1007/s40831-021-00416-5
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Journal of Sustainable Metallurgy
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    唐云;李国辉;杨勇;马建;支永祥;姚钰昀;郑禄林;庹必阳
  • 通讯作者:
    庹必阳
1998年以来伽师地震( M_W≥6.0)应力相互作用与强震活动的关系
  • DOI:
    10.3969/j.issn.0253-4967.2021.02.002
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    地震地质
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周云;潘正洋;王卫民;何建坤;王洵;李国辉
  • 通讯作者:
    李国辉
放电等离子烧结制备TiB_2/Cu复合材料的组织和性能
  • DOI:
    10.13289/j.issn.1009-6264.2016-x233
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    材料热处理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李国辉;刘勇;国秀花;冯江;宋克兴;田保红;龙伟民
  • 通讯作者:
    龙伟民
Detection of the expression of a Bombyx mori Atypical Protein Kinase C in BmPLV-Infected Larval Midgut
BmPLV 感染幼虫中肠中家蚕非典型蛋白激酶 C 表达的检测
  • DOI:
    10.7852/ijie.2011.22.2.59
  • 发表时间:
    2011-06
  • 期刊:
    International Journal Industrial Entomology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何远清;孔杰;李国辉;曹键;石婧;陈克平;王风华;姚勤
  • 通讯作者:
    姚勤
Counterion effects on the alkali dissolution mechanism of gold from quartz deposits
反离子对石英矿床金碱溶机理的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Physicochemical Problems of Mineral Processing
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    姚钰昀;唐云;杨勇;李国辉;吴波;代文治
  • 通讯作者:
    代文治

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

李国辉的其他基金

复杂生物体系介观尺度动态结构与相互作用的理论计算化学研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    300 万元
  • 项目类别:
    重点项目
面向异构众核架构的量子力学精度蛋白质分子动力学模拟大规模并行计算方法
  • 批准号:
    91430110
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    65.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
结合多尺度相互作用势和分子碎片生长方案的蛋白质功能预测新理论方法研究
  • 批准号:
    31070641
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    32.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码