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

项目名称： 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

项目编号： No.31370714

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 生物科学

项目作者： 李国辉

作者单位： 中国科学院大连化学物理研究所

项目金额： 75万元

中文摘要： 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。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。

中文关键词： 膜蛋白；全原子模拟精度；粗粒化分子模型；广义范德华相互作用势；多极矩展开静电势

英文摘要： 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 prov

英文关键词： membrane protein；fully atomistic modeling accuracy；coarse grained model；generalized vdW potential；multipole expanded electrostatic potential