MARTINI (câmp de forță)
Ca parte a mecanicii moleculare , Martini este un câmp de forță grosier (Coarse-grain grain field) dezvoltat în 2004 de Marrink și colaboratori la Universitatea din Groningen . La început a găsit aplicare în simularea dinamicii moleculare a lipidelor ; [1] abia mai târziu (2007) a fost extins și la alte molecule. Acest câmp de forță folosește o cartografiere a patru atomi grei pentru fiecare bilă și este parametrizat cu scopul de a reproduce cu acuratețe proprietățile termodinamice. [2]
Filozofie
Pentru câmpul de forță Martini, au fost definite 4 categorii de bile: Q (încărcat), P (polar), N (nepolar) și C (nepolar). Aceste tipuri de margele sunt la rândul lor împărțite în 4 sau 5 niveluri diferite, pentru un total de 20 de tipuri diferite. [2] Pentru interacțiunile dintre sfere, sunt definite 10 niveluri diferite de interacțiune (O-IX). În prezent sunt disponibile 3 dimensiuni diferite de bile: normală (mapare 4: 1), dimensiune S (mică, mapare 3: 1) sau T (mică, mapare 2: 1). Mărgelele S sunt utilizate în principal în structurile inelare, în timp ce mărgelele T sunt utilizate în prezent numai în acizii nucleici. Interacțiunile de legătură (legături, unghiuri, diedre etc ...) au valori bazate pe simulări atomistice ale structurilor cristaline.
Utilizare
Câmpul de forță Martini a devenit unul dintre cele mai utilizate câmpuri de forță cu granulație grosieră în domeniul simulărilor de dinamică moleculară pentru biomolecule . Articolele originale din 2004 și 2007 au fost citate de 1850 și respectiv 3400 de ori. [3] Câmpul de forță a fost implementat în trei coduri principale de simulare: GROningen MAchine for Chemical Simulation ( GROMACS ), GROningen Mlecular Simulation (GROMOS) și Nanoscale Molecular Dynamics ( NAMD ). Succesele majore ale acestui câmp de forță includ simulări ale clusterizării sintaxinei-1A, [4] simulări de deschidere a canalului mecanosensibil (MscL) [5] și simularea partiționării domeniului în peptidele de membrană. [6]
Set de parametri
Lipidele
Articolele timpurii [1] [2] au descris parametrii pentru apă , alcani simpli, solvenți organici , surfactanți , o gamă largă de lipide și colesterol . Ei au reușit să reproducă semi-cantitativ tranziția de fază a stratului fosfolipidic și a celorlalte proprietăți ale acestuia, precum și comportamente mai complexe. [7]
Proteine
Parametrii compatibili cu proteinele au fost introduși de Monticelli și colab. . [8] Proteinele din Martini sunt adesea simulate în combinație cu o bandă elastică, cum ar fi Elnedyn, [9] care păstrează integritatea structurii generale. Prin urmare, elementele structurii secundare, cum ar fi elicoidele alfa și foile beta , sunt blocate. Cu toate acestea, utilizarea plasei elastice limitează aplicarea câmpului de forță MARTINI pentru studiul modificărilor conformaționale mari (de exemplu, plierea proteinelor). Abordarea GoMARTINI introdusă de Poma și colab. [10] , însă, elimină această limitare.
Carbohidrați
Parametrii compatibili au fost eliberați în 2009. [11]
Acizi nucleici
Parametrii compatibili au fost eliberați pentru ADN în 2015 [12] și pentru ARN în 2017. [13]
Alte
Parametrii pentru alte câteva molecule, inclusiv nanoparticulele de carbon [14] și un număr de polimeri [15] [16] [17] , sunt disponibili pe site-ul Martini. [18]
Notă
- ^ a b Siewert J. Marrink, Alex H. de Vries și Alan E. Mark, Model cu granulație grosieră pentru simularea lipidelor semiquantitative , în The Journal of Physical Chemistry B , vol. 108, nr. 2, 1 ianuarie 2004, pp. 750–760, DOI : 10.1021 / jp036508g .
- ^ a b c Siewert J. Marrink, Risselada, H. Jelger și Yefimov, Serge, The MARTINI Force Field: Coarse Grained Model for Biomolecular Simulations , în The Journal of Physical Chemistry B , voi. 111, nr. 27, 1 iulie 2007, pp. 7812–7824, DOI : 10.1021 / jp071097f , PMID 17569554 .
- ^ Google Scholar, 14 octombrie 2019, https://scholar.google.com/citations?hl=nl&user=UalQWxIAAAAJ
- ^ Geert van den Bogaart, Karsten Meyenberg și H. Jelger Risselada, Sechestrarea proteinei de membrană prin interacțiuni ionice proteină-lipide , în Nature , vol. 479, nr. 7374, 24 noiembrie 2011, pp. 552–555, Bibcode : 2011 Nat . 479..552V , DOI : 10.1038 / nature10545 , PMID 22020284 .
- ^ Martti louhivuori, HJ Risselada și E. Van Der Giessen, Eliberarea conținutului prin porți mecanosensibile în lipozomi sub presiune , în Proc Natl Acad Sci SUA , vol. 107, nr. 46, 16 noiembrie 2010, pp. 19856–19860, Bibcode : 2010PNAS..10719856L , DOI : 10.1073 / pnas.1001316107 , PMID 21041677 .
- ^ Lars V. Schäfer, DH De Jong și A. Holt, Ambalarea lipidelor conduce la segregarea helicilor transmembranare în domenii lipidice dezordonate în membranele model , în Proc Natl Acad Sci SUA , vol. 108, nr. 4, 25 ianuarie 2011, pp. 1343–1348, Bibcode : 2011PNAS..108.1343S , DOI : 10.1073 / pnas.1009362108 , PMID 21205902 .
- ^ HJ Risselada and Marrink, SJ, The molecular face of lipid rafts in model membranes , în Proceedings of the National Academy of Sciences , vol. 105, nr. 45, 11 noiembrie 2008, pp. 17367–17372, Bibcode : 2008PNAS..10517367R , DOI : 10.1073 / pnas.0807527105 , PMID 18987307 .
- ^ Luca Monticelli, Kandasamy, Senthil K. și Periole, Xavier, The MARTINI Coarse-Grained Force Field: Extension to Proteins , în Journal of Chemical Theory and Computation , vol. 4, nr. 5, 1 mai 2008, pp. 819–834, DOI : 10.1021 / ct700324x , PMID 26621095 .
- ^ Xavier Periole, Cavalli, Marco e Marrink, Siewert-Jan, Combinarea unei rețele elastice cu un câmp de forță moleculară cu granulație grosieră: structură, dinamică și recunoaștere intermoleculară , în Journal of Chemical Theory and Computation , vol. 5, nr. 9, 8 septembrie 2009, pp. 2531-2543, DOI : 10.1021 / ct9002114 , PMID 26616630 .
- ^ Adolfo Poma, Cieplak, M. și Theodorakis, PE, Combinând abordările MARTINI și abordările cu granulație pe bază de structură pentru studiile de dinamică moleculară a tranzițiilor conformaționale în proteine , în Journal of Chemical Theory and Computation , vol. 13, n. 3, 24 februarie 2017, pp. 1366–1374, DOI : 10.1021 / acs.jctc.6b00986 , PMID 28195464 .
- ^ Cesar A. López, Andrzej J. Rzepiela și Alex H. de Vries, Martini Coarse-Granined Force Field: Extension to Carbohydrates , în J. Chem. Teoria calculului. , vol. 5, nr. 12, 2009, pp. 3195–3210, DOI : 10.1021 / ct900313w , PMID 26602504 .
- ^ Jaakko J. Uusitalo, Helgi I. Ingólfsson și Parisa Akhshi, Martini Coarse-Grained Force Field: Extension to DNA , în J. Chem. Teoria calculului. , vol. 11, n. 8, 2015, pp. 3932–3945, DOI : 10.1021 / acs.jctc.5b00286 , PMID 26574472 .
- ^ Jaakko J. Uusitalo, Helgi I. Ingólfsson și Siewert J. Marrink, Martini Coarse-Grained Force Field: Extension to RNA , în Biophys. J. , voi. 113, nr. 2, 2017, pp. 246-256, Bibcode : 2017BpJ ... 113..246U , DOI : 10.1016 / j.bpj.2017.05.043 , PMID 28633759 .
- ^ Luca Monticelli, Despre modele atomice și cu granulație grosieră pentru fullerena C60 , în J. Chem. Teoria calculului. , vol. 8, nr. 4, 2012, pp. 1370–1378, DOI : 10.1021 / ct3000102 , PMID 26596752 .
- ^ H. Lee și Larson, RG, Studii de dinamică moleculară cu granulație grosieră a concentrației și dimensiunii dependenței de dendrimeri PAMAM de generația a cincea și a șaptea de formare a porilor în strat dublu DMPC , în Journal of Physical Chemistry B , vol. 112, nr. 26, 2008, pp. 7778–7784, DOI : 10.1021 / jp802606y , PMID 18543869 .
- ^ Giulia Rossi, Luca Monticelli și Sakari R. Puisto, Polimeri cu granulație grosieră cu câmpul de forță MARTINI: polistirenul ca caz de referință , în Soft Matter , vol. 7, nr. 2, 2011, pp. 698–708, Bibcode : 2011SMat .... 7..698R , DOI : 10.1039 / C0SM00481B .
- ^ Riccardo Alessandri, Jaakko J. Uusitalo și Alex H. de Vries, Morfologii de heterojuncție în masă cu rezoluție atomică de la simulări de evaporare a solventului cu granule grosiere , în J. Am. Chem. Soc. , Vol. 139, nr. 10, 2017, pp. 3697-3705, DOI : 10.1021 / jacs.6b11717 , PMID 28209056 .
- ^ Site-ul Martini
