In this paper, a nonuniform size modified Poisson-Boltzmann ion channel (nuSMPBIC) model is presented as a nonlinear system of an electrostatic potential and multiple ionic concentrations. It mixes nonlinear algebraic equations with a Poisson boundary value problem involving Dirichlet-Neumann mixed boundary value conditions and a membrane surface charge density to reflect the effects of ion sizes and membrane charges on electrostatics and ionic concentrations. To overcome the difficulties of strong singularities and exponential nonlinearities, it is split into three submodels with a solution of Model 1 collecting all the singular points and Models 2 and 3 much easier to solve numerically than the original nuSMPBIC model. A damped two-block iterative method is then presented to solve Model 3, along with a novel modified Newton iterative scheme for solving each related nonlinear algebraic system. To this end, an effective nuSMPBIC finite element solver is derived and then implemented as a program package that works for an ion channel protein with a three-dimensional molecular structure and a mixture solution of multiple ionic species. Numerical results for a voltage-dependent anion channel (VDAC) in a mixture of four ionic species demonstrate a fast convergence rate of the damped two-block iterative method, the high performance of the software package, and the importance of considering nonuniform ion sizes. Moreover, the nuSMPBIC model is validated by the anion selectivity property of VDAC.


翻译:在本文中,一个非统一尺寸的改进Poisson-Boltzmann离子信道(nuSMPBIC)模型(nuSMPBIC)模型作为电子静态潜能和多离子浓度的非线性系统,将非线性代数方程式与Poisson边界值问题混合在一起,其中涉及Drichlet-Neumann混合边界值条件和反映离子尺寸和膜表面电荷对电静态和离子浓度的影响的膜表面电荷密度。为了克服强超奇度和指数非线性能的困难,该模型分为三个非线性模型,其中一种是模型1,收集所有单点和模型2和模型3,比原的NuSMBBIC模型更易于数字解。 之后,向模型3型双层双层迭接合方法与新修改的牛顿迭接合方法一起,用于解决每个非线性平流系统的影响。为此,将一个有效的 nuSMUPIC定质定值元素解,然后作为程序包件,该软件的模型将用来计算离子流系统内流层内所有单体级级级级级级级级级级级级的内级级级级级级级的内级级级级数据级数据流流数据,一个快速流流流流流流流压压解的高级分子流体积积积的高级分子流流体积积积积积积积积积积积积的分子积积积积积积积积积积积积积积积积积积积积积积体积积积积积积积积体积体积体积体积积积积积积体积体积结构。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
专知会员服务
111+阅读 · 2020年11月27日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
122+阅读 · 2020年11月20日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
76+阅读 · 2020年7月26日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
106+阅读 · 2020年5月15日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
238+阅读 · 2020年4月19日
Yann Lecun 纽约大学《深度学习(PyTorch)》课程(2020)PPT
专知会员服务
178+阅读 · 2020年3月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
已删除
inpluslab
8+阅读 · 2019年10月29日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
Arxiv
0+阅读 · 2021年10月17日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
111+阅读 · 2020年11月27日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
122+阅读 · 2020年11月20日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
76+阅读 · 2020年7月26日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
106+阅读 · 2020年5月15日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
238+阅读 · 2020年4月19日
Yann Lecun 纽约大学《深度学习(PyTorch)》课程(2020)PPT
专知会员服务
178+阅读 · 2020年3月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
相关资讯
已删除
inpluslab
8+阅读 · 2019年10月29日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员