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新技术让生物分子模拟更快更准

2018年08月21日来源：科学网作者：科学网责任编辑：admin

摘要：美国佛罗里达大学和巴西南马托格罗索州联邦大学的研究人员利用最先进的模拟技术评估了pH和氧化还原电势，或者说电子传递速率对生物分子的影响。此外，论文作者之一Vinícius Cruzeiro还利用图形处理器（GPU）硬件，使所需的计算处理时间显著缩短。最新开发的方法在美国物理联合会（AIP）出版集团所属《化学物理学期刊》上得以描述。

美国佛罗里达大学和巴西南马托格罗索州联邦大学的研究人员利用最先进的模拟技术评估了pH和氧化还原电势，或者说电子传递速率对生物分子的影响。此外，论文作者之一Vinícius Cruzeiro还利用图形处理器（GPU）硬件，使所需的计算处理时间显著缩短。最新开发的方法在美国物理联合会（AIP）出版集团所属《化学物理学期刊》上得以描述。

上世纪70年代中期，计算机被设定为“计算显微镜”，以模拟针对生物分子的实验结果。研究人员的想法是，如果计算产生的信息足够充分和准确，那么模拟结果将在原子水平上完整表现该系统。多年来，研究人员不断“打磨”模拟结果，使其接近实验条件，但此前生物分子的氧化还原电势一直无法得到解释。这一度量标准描述了细胞中的电子在人体内转移的巨大数量。

上述团队模拟了单肽——细胞色素c中的NAcMP8内部的pH和氧化还原电势。NAcMP8是呼吸链中的一个分子，含有被称为血红素的重要氧化还原中心。

实验人员已经测试了pH和氧化还原电势对NAcMP8的影响，但Cruzeiro利用了新的组合计算方法模拟了这些结果。论文作者之一Adrian Roitberg是AMBER软件套件的共同开发者。正是在该软件内，Cruzeiro开发了新的分子动力学方法。

Cruzeiro花费了上万个步骤模拟NAcMP8内pH或者氧化还原电势改变产生的影响。实验完成时，Roitberg惊喜地发现模拟结果可同实验结果媲美。

此类模拟传统上需要花费大量时间，即便利用超级计算机也是如此。而Cruzeiro创建的新方法可在现代GPU上应用，以加速整个过程。

相关论文信息：DOI: 10.1063/1.5027379

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