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科学家首次模拟大规模病毒M13

原子模拟是研究原子和分子的运动和相互作用的强大工具。在许多生物学过程中,大规模效应(例如,将大型病毒组装成纳米颗粒)很重要。这些大型病毒的组装过程对于许多设备和以病毒蛋白为靶标的治疗剂的设计至关重要。但是,这些组装过程的时间和长度比例通常对于以分子分辨率进行的模拟而言太大。

此外,尽管计算能力的提高允许进行更复杂和更长的仿真,但病毒结构(例如M13)仍然遥不可及。这就是为什么新加坡科技设计大学(SUTD)和麻省理工学院(MIT)的研究小组开发了一种程序,该程序将大规模装配过程与分子模拟联系起来。SUTD科学,数学和技术小组的助理Desmond Loke教授说:“对于M13的仿真,我们从不同的力场开始。选择了合适的力场,并将它们用作粗分子动力学模拟的输入-可以捕获装配过程中关键图案的颗粒模型。”

“虽然我们知道基于M13的制造可以从根本上由纳米粒子-肽相互作用驱动,这也可能是M13型生物工程背后的关键原理,但我们对如何在M13表面上重复短肽的模式一无所知实际上参与了这些相互作用。要对此进行研究,我们理想地必须包括病毒外壳蛋白的完整结构,这对于当前的最新分子动力学模拟而言是一项艰巨的任务,” Lunna Li博士补充道,文章的第一作者。

该程序允许用户在现实的水平上向解决方案中添加不同类型的纳米粒子。受此程序启发,Loke助理教授和他的同事们能够用纳米粒子在溶液中模拟大型病毒,并在溶液中进行了50纳秒的模拟。

李博士说:“病毒的结构和溶液总共包含约700,000个原子。” 考虑到特征的形状和大小,此模拟的复杂性可能比以前执行的任何模拟都要大。

“如果使用较小的M13模型,以微秒为单位的仿真是可能的,但是减少实际观察完整结构如何影响M13和纳米颗粒之间组装的时间值得,” Loke助理教授解释说。

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