МАРТИНИ

Мартини — это крупнозернистое (КГ) силовое поле, разработанное Марринком и его коллегами из Университета Гронингена и первоначально разработанное в 2004 году для молекулярно-динамического моделирования липидов. ^[1] позже (2007 г.) распространился на различные другие молекулы. Силовое поле применяет отображение четырех тяжелых атомов к одному месту взаимодействия CG и параметризуется с целью воспроизведения термодинамических свойств. ^[2]

В 2021 году была опубликована новая версия силового поля, получившая название Мартини 3. ^[3]

Обзор

Для силового поля Мартини определены 4 категории шариков: Q (заряженные), P (полярные), N (неполярные) и C (аполярные). Эти типы бусин, в свою очередь, разделены на 4 или 5 разных уровней, что дает в общей сложности 20 типов бусин. ^[2] Для взаимодействия между шариками определены 10 различных уровней взаимодействия (O-IX). Можно использовать бусины нормального размера (соотношение 4:1), размера S (маленькие, сопоставление 3:1) или размера T (крошечные, сопоставление 2:1). S-частицы в основном используются в кольцевых структурах, тогда как Т-частицы в настоящее время используются только в нуклеиновых кислотах. Связанные взаимодействия (связи, углы, двугранники и неправильности) получены на основе атомистического моделирования кристаллических структур. ^[2]

Использовать

Силовое поле Мартини стало одним из наиболее часто используемых крупнозернистых силовых полей в области молекулярно-динамического моделирования биомолекул . Оригинальные статьи 2004 и 2007 годов цитировались 1850 и 3400 раз соответственно. ^[4] Силовое поле было реализовано в трех основных программах моделирования: GROningen MAChine for Chemical Simulation ( GROMACS ), GROningen MOlecular Simulation ( GROMOS ) и Nanoscale Molecular Dynamics ( NAMD ). Заметными успехами являются моделирование кластерного поведения синтаксина-1А . ^[5] моделирование открытия механочувствительных каналов (MscL) ^[6] и моделирование разделения доменов мембранных пептидов . ^[7]

Наборы параметров

Липиды

Первоначальные документы ^[1]^[2] содержал параметры для воды , простых алканов , органических растворителей , поверхностно-активных веществ , широкого спектра липидов и холестерина . Они полуколичественно воспроизводят фазовое поведение бислоев с другими свойствами бислоев, а также более сложное поведение бислоев. ^[8]

Белки

Совместимые параметры для белков были введены Monticelli et al. . ^[9] Элементы вторичной структуры, такие как альфа-спирали и бета-листы (β-листы), ограничены. Белки Мартини часто моделируются в сочетании с эластичной сетью, такой как Elnedyn, ^[10] для сохранения общей структуры. Однако использование упругой сети ограничивает использование поля сил Мартини для изучения больших конформационных изменений (например, сворачивания). Подход ГоМартини, предложенный Помой и др. ^[11] снимает это ограничение.

Углеводы

Совместимые параметры были выпущены в 2009 году. ^[12]

Нуклеиновые кислоты

Совместимые параметры для ДНК были опубликованы в 2015 году. ^[13] и РНК в 2017 году. ^[14]

Другой

Параметры других молекул, включая углеродные наночастицы, ^[15] ионные жидкости, ^[16] и ряд полимеров, ^[17]^[18]^[19] доступны на веб-сайте Мартини. ^[20]

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Марринк, Зиверт Дж.; де Врис, Алекс Х.; Марк, Алан Э. (1 января 2004 г.). «Крупнозернистая модель для полуколичественного моделирования липидов» . Журнал физической химии Б. 108 (2): 750–760. дои : 10.1021/jp036508g . hdl : 11370/6f357aca-0e36-4e9f-880c-62a50aff9ccd .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Марринк, Зиверт Дж.; Рисселада, Х. Джелгер; Ефимов, Серж; Тилеман, Д. Питер; де Врис, Алекс Х. (1 июля 2007 г.). «Силовое поле МАРТИНИ: крупнозернистая модель для биомолекулярного моделирования» . Журнал физической химии Б. 111 (27): 7812–7824. дои : 10.1021/jp071097f . hdl : 11370/5bdbbb23-2e1a-48a4-8c27-e1b8c28d74d6 . ПМИД 17569554 .
^ Соуза, Пауло Коннектикут; Алессандри, Риккардо; Барнуд, Джонатан; Таллмайр, Себастьян; и др. (29 марта 2021 г.). «Мартини 3: силовое поле общего назначения для крупнозернистой молекулярной динамики» . Природные методы . 18 (4): 382–388. дои : 10.1038/s41592-021-01098-3 . ПМИД 33782607 . S2CID 232421378 .
^ Академия Google, 14 октября 2019 г., https://scholar.google.com/citations?hl=nl&user=UalQWxIAAAAJ.
^ ван ден Богаарт, Герт; Мейенберг, Карстен; Рисселада, Х. Джелгер; Амин, Хайдер; Виллиг, Катрин И.; Хубрич, Барбара Э.; Дайер, Маркус; Черт, Стефан В.; Грубмюллер, Хельмут; Дидерихсен, Ульф; Ян, Рейнхард (24 ноября 2011 г.). «Секвестрация мембранных белков посредством ионных белок-липидных взаимодействий» . Природа . 479 (7374): 552–555. Бибкод : 2011Природа.479..552В . дои : 10.1038/nature10545 . ПМЦ 3409895 . ПМИД 22020284 .
^ лоухивуори, Мартти; Рисселада, HJ; Ван дер Гиссен, Э.; Марринк, SJ (16 ноября 2010 г.). «Высвобождение содержимого через механочувствительные ворота в липосомах под давлением» . Proc Natl Acad Sci США . 107 (46): 19856–19860. Бибкод : 2010PNAS..10719856L . дои : 10.1073/pnas.1001316107 . ПМЦ 2993341 . ПМИД 21041677 .
^ Шефер, Ларс В.; Де Йонг, Д.Х.; Холт, А.; Рзепела, AJ; Де Врис, АХ; Пулман, Б.; Киллиан, Дж.А.; Марринк, SJ (25 января 2011 г.). «Липидная упаковка приводит к разделению трансмембранных спиралей на неупорядоченные липидные домены в модельных мембранах» . Proc Natl Acad Sci США . 108 (4): 1343–1348. Бибкод : 2011PNAS..108.1343S . дои : 10.1073/pnas.1009362108 . ПМК 3029762 . ПМИД 21205902 .
^ Рисселада, HJ; Марринк, SJ (11 ноября 2008 г.). «Молекулярное лицо липидных рафтов в модельных мембранах» . Труды Национальной академии наук . 105 (45): 17367–17372. Бибкод : 2008PNAS..10517367R . дои : 10.1073/pnas.0807527105 . ПМК 2579886 . ПМИД 18987307 .
^ Монтичелли, Лука; Кандасами, Сентил К.; Периоль, Ксавье; Ларсон, Рональд Г.; Тилеман, Д. Питер; Марринк, Зиверт-Ян (1 мая 2008 г.). «Крупнозернистое силовое поле МАРТИНИ: распространение на белки». Журнал химической теории и вычислений . 4 (5): 819–834. CiteSeerX 10.1.1.456.7408 . дои : 10.1021/ct700324x . ПМИД 26621095 .
^ Периоль, Ксавье; Кавалли, Марко; Марринк, Зиверт-Ян; Черузо, Марко А. (8 сентября 2009 г.). «Сочетание эластичной сети с крупнозернистым молекулярным силовым полем: структура, динамика и межмолекулярное распознавание». Журнал химической теории и вычислений . 5 (9): 2531–2543. CiteSeerX 10.1.1.537.4531 . дои : 10.1021/ct9002114 . ПМИД 26616630 .
^ Пома, Адольфо; Цеплак, М.; Теодоракис, ЧП (24 февраля 2017 г.). «Объединение MARTINI и структурно-ориентированного крупнозернистого подхода для молекулярно-динамических исследований конформационных переходов в белках» . Журнал химической теории и вычислений . 13 (3): 1366–1374. дои : 10.1021/acs.jctc.6b00986 . ПМИД 28195464 .
^ Лопес, Сезар А.; Ржепела, Анджей Й.; де Врис, Алекс Х.; Дейхуизен, Любберт; Хуненбергер, Филипп Х.; Марринк, Сиверт Дж. (2009). «Крупнозернистое силовое поле Мартини: распространение на углеводы». Дж. Хим. Теория вычислений . 5 (12): 3195–3210. дои : 10.1021/ct900313w . ПМИД 26602504 .
^ Ууситало, Яакко Дж.; Ингольфссон, Хельги И.; Ахши, Париса; Тилеман, Д. Питер; Марринк, Зиверт Дж. (2015). «Крупнозернистое силовое поле Мартини: расширение ДНК» . Дж. Хим. Теория вычислений . 11 (8): 3932–3945. дои : 10.1021/acs.jctc.5b00286 . ПМИД 26574472 .
^ Ууситалло, Джеймс Дж.; Ингольфссон, Хельги И.; Марринк, Зиверт Дж.; Фаустино, Игнасио (2017). «Крупнозернистое силовое поле Мартини: распространение на РНК» . Биофиз. Дж . 113 (2): 246–256. Бибкод : 2017BpJ...113..246U . дои : 10.1016/j.bpj.2017.05.043 . ПМК 5529176 . ПМИД 28633759 .
^ Монтичелли, Лука (2012). «Об атомистических и крупнозернистых моделях фуллерена C60». Дж. Хим. Теория вычислений . 8 (4): 1370–1378. дои : 10.1021/ct3000102 . ПМИД 26596752 .
^ Васкес-Салазар, Луис Ица; Селле, Мишель; де Врис, Алекс Х.; Марринк, Зиверт Дж.; Т. Соуза, Пауло К. (2020). «Крупнозернистые модели Мартини ионных жидкостей на основе имидазолия: от наноструктурной организации к жидкостно-жидкостной экстракции» . Зеленая химия . 22 (21). Королевское химическое общество: 7376–7386. дои : 10.1039/D0GC01823F .
^ Ли, Х.; Ларсон, Р.Г. (2008). «Крупнозернистые молекулярно-динамические исследования зависимости концентрации и размера дендримеров ПАМАМ пятого и седьмого поколений от образования пор в бислое DMPC» . Журнал физической химии Б. 112 (26): 7778–7784. дои : 10.1021/jp802606y . ПМК 2504730 . ПМИД 18543869 .
^ Росси, Джулия; Монтичелли, Лука; Пуйсто, Сакари Р.; Ваттулайнен, Ильпо; Ала-Ниссила, Тапио (2011). «Крупнозернистые полимеры с силовым полем МАРТИНИ: полистирол как эталонный пример». Мягкая материя . 7 (2): 698–708. Бибкод : 2011SMat....7..698R . дои : 10.1039/C0SM00481B .
^ Алессандри, Риккардо; Ууситало, Яакко Дж.; де Врис, Алекс Х.; Хавенит, Ремко, Вашингтон; Марринк, Зиверт Дж. (2017). «Объемная морфология гетеропереходов с атомистическим разрешением на основе моделирования испарения крупнозернистого растворителя» . Дж. Ам. хим. Соц . 139 (10): 3697–3705. дои : 10.1021/jacs.6b11717 . ПМЦ 5355903 . ПМИД 28209056 .
^ Веб-сайт Мартини

Внешние ссылки

Официальный сайт

[first-1] Jump up to: ^а ^б Марринк, Зиверт Дж.; де Врис, Алекс Х.; Марк, Алан Э. (1 января 2004 г.). «Крупнозернистая модель для полуколичественного моделирования липидов» . Журнал физической химии Б. 108 (2): 750–760. дои : 10.1021/jp036508g . hdl : 11370/6f357aca-0e36-4e9f-880c-62a50aff9ccd .

[lipids-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Марринк, Зиверт Дж.; Рисселада, Х. Джелгер; Ефимов, Серж; Тилеман, Д. Питер; де Врис, Алекс Х. (1 июля 2007 г.). «Силовое поле МАРТИНИ: крупнозернистая модель для биомолекулярного моделирования» . Журнал физической химии Б. 111 (27): 7812–7824. дои : 10.1021/jp071097f . hdl : 11370/5bdbbb23-2e1a-48a4-8c27-e1b8c28d74d6 . ПМИД 17569554 .

[M3-3] Соуза, Пауло Коннектикут; Алессандри, Риккардо; Барнуд, Джонатан; Таллмайр, Себастьян; и др. (29 марта 2021 г.). «Мартини 3: силовое поле общего назначения для крупнозернистой молекулярной динамики» . Природные методы . 18 (4): 382–388. дои : 10.1038/s41592-021-01098-3 . ПМИД 33782607 . S2CID 232421378 .

[4] Академия Google, 14 октября 2019 г., https://scholar.google.com/citations?hl=nl&user=UalQWxIAAAAJ.

[nature_bogaart-5] ван ден Богаарт, Герт; Мейенберг, Карстен; Рисселада, Х. Джелгер; Амин, Хайдер; Виллиг, Катрин И.; Хубрич, Барбара Э.; Дайер, Маркус; Черт, Стефан В.; Грубмюллер, Хельмут; Дидерихсен, Ульф; Ян, Рейнхард (24 ноября 2011 г.). «Секвестрация мембранных белков посредством ионных белок-липидных взаимодействий» . Природа . 479 (7374): 552–555. Бибкод : 2011Природа.479..552В . дои : 10.1038/nature10545 . ПМЦ 3409895 . ПМИД 22020284 .

[PNAS_louhivuori-6] лоухивуори, Мартти; Рисселада, HJ; Ван дер Гиссен, Э.; Марринк, SJ (16 ноября 2010 г.). «Высвобождение содержимого через механочувствительные ворота в липосомах под давлением» . Proc Natl Acad Sci США . 107 (46): 19856–19860. Бибкод : 2010PNAS..10719856L . дои : 10.1073/pnas.1001316107 . ПМЦ 2993341 . ПМИД 21041677 .

[PNAS_schafer-7] Шефер, Ларс В.; Де Йонг, Д.Х.; Холт, А.; Рзепела, AJ; Де Врис, АХ; Пулман, Б.; Киллиан, Дж.А.; Марринк, SJ (25 января 2011 г.). «Липидная упаковка приводит к разделению трансмембранных спиралей на неупорядоченные липидные домены в модельных мембранах» . Proc Natl Acad Sci США . 108 (4): 1343–1348. Бибкод : 2011PNAS..108.1343S . дои : 10.1073/pnas.1009362108 . ПМК 3029762 . ПМИД 21205902 .

[rafts-8] Рисселада, HJ; Марринк, SJ (11 ноября 2008 г.). «Молекулярное лицо липидных рафтов в модельных мембранах» . Труды Национальной академии наук . 105 (45): 17367–17372. Бибкод : 2008PNAS..10517367R . дои : 10.1073/pnas.0807527105 . ПМК 2579886 . ПМИД 18987307 .

[proteins-9] Монтичелли, Лука; Кандасами, Сентил К.; Периоль, Ксавье; Ларсон, Рональд Г.; Тилеман, Д. Питер; Марринк, Зиверт-Ян (1 мая 2008 г.). «Крупнозернистое силовое поле МАРТИНИ: распространение на белки». Журнал химической теории и вычислений . 4 (5): 819–834. CiteSeerX 10.1.1.456.7408 . дои : 10.1021/ct700324x . ПМИД 26621095 .

[Elnedyn-10] Периоль, Ксавье; Кавалли, Марко; Марринк, Зиверт-Ян; Черузо, Марко А. (8 сентября 2009 г.). «Сочетание эластичной сети с крупнозернистым молекулярным силовым полем: структура, динамика и межмолекулярное распознавание». Журнал химической теории и вычислений . 5 (9): 2531–2543. CiteSeerX 10.1.1.537.4531 . дои : 10.1021/ct9002114 . ПМИД 26616630 .

[GoMARTINI-11] Пома, Адольфо; Цеплак, М.; Теодоракис, ЧП (24 февраля 2017 г.). «Объединение MARTINI и структурно-ориентированного крупнозернистого подхода для молекулярно-динамических исследований конформационных переходов в белках» . Журнал химической теории и вычислений . 13 (3): 1366–1374. дои : 10.1021/acs.jctc.6b00986 . ПМИД 28195464 .

[12] Лопес, Сезар А.; Ржепела, Анджей Й.; де Врис, Алекс Х.; Дейхуизен, Любберт; Хуненбергер, Филипп Х.; Марринк, Сиверт Дж. (2009). «Крупнозернистое силовое поле Мартини: распространение на углеводы». Дж. Хим. Теория вычислений . 5 (12): 3195–3210. дои : 10.1021/ct900313w . ПМИД 26602504 .

[13] Ууситало, Яакко Дж.; Ингольфссон, Хельги И.; Ахши, Париса; Тилеман, Д. Питер; Марринк, Зиверт Дж. (2015). «Крупнозернистое силовое поле Мартини: расширение ДНК» . Дж. Хим. Теория вычислений . 11 (8): 3932–3945. дои : 10.1021/acs.jctc.5b00286 . ПМИД 26574472 .

[14] Ууситалло, Джеймс Дж.; Ингольфссон, Хельги И.; Марринк, Зиверт Дж.; Фаустино, Игнасио (2017). «Крупнозернистое силовое поле Мартини: распространение на РНК» . Биофиз. Дж . 113 (2): 246–256. Бибкод : 2017BpJ...113..246U . дои : 10.1016/j.bpj.2017.05.043 . ПМК 5529176 . ПМИД 28633759 .

[C60-15] Монтичелли, Лука (2012). «Об атомистических и крупнозернистых моделях фуллерена C60». Дж. Хим. Теория вычислений . 8 (4): 1370–1378. дои : 10.1021/ct3000102 . ПМИД 26596752 .

[16] Васкес-Салазар, Луис Ица; Селле, Мишель; де Врис, Алекс Х.; Марринк, Зиверт Дж.; Т. Соуза, Пауло К. (2020). «Крупнозернистые модели Мартини ионных жидкостей на основе имидазолия: от наноструктурной организации к жидкостно-жидкостной экстракции» . Зеленая химия . 22 (21). Королевское химическое общество: 7376–7386. дои : 10.1039/D0GC01823F .

[PAMAM-17] Ли, Х.; Ларсон, Р.Г. (2008). «Крупнозернистые молекулярно-динамические исследования зависимости концентрации и размера дендримеров ПАМАМ пятого и седьмого поколений от образования пор в бислое DMPC» . Журнал физической химии Б. 112 (26): 7778–7784. дои : 10.1021/jp802606y . ПМК 2504730 . ПМИД 18543869 .

[STYR-18] Росси, Джулия; Монтичелли, Лука; Пуйсто, Сакари Р.; Ваттулайнен, Ильпо; Ала-Ниссила, Тапио (2011). «Крупнозернистые полимеры с силовым полем МАРТИНИ: полистирол как эталонный пример». Мягкая материя . 7 (2): 698–708. Бибкод : 2011SMat....7..698R . дои : 10.1039/C0SM00481B .

[P3HT-19] Алессандри, Риккардо; Ууситало, Яакко Дж.; де Врис, Алекс Х.; Хавенит, Ремко, Вашингтон; Марринк, Зиверт Дж. (2017). «Объемная морфология гетеропереходов с атомистическим разрешением на основе моделирования испарения крупнозернистого растворителя» . Дж. Ам. хим. Соц . 139 (10): 3697–3705. дои : 10.1021/jacs.6b11717 . ПМЦ 5355903 . ПМИД 28209056 .

[20] Веб-сайт Мартини

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]