Адаптивная выборка
Адаптивная выборка — это метод, используемый в вычислительной молекулярной биологии для эффективного моделирования сворачивания белка в сочетании с моделированием молекулярной динамики.
Фон
[ редактировать ]Белки тратят большую часть – почти 96% в некоторых случаях. [1] – времени их складывания «ожидания» в различных термодинамических минимумах свободной энергии . Следовательно, прямое моделирование этого процесса потребовало бы большого объема вычислений для достижения этого состояния, при этом переходы между состояниями (аспекты сворачивания белка, представляющие больший научный интерес) происходят лишь изредка. [2] белка Адаптивная выборка использует это свойство для моделирования фазового пространства между этими состояниями. Используя адаптивный отбор проб, молекулярное моделирование, которое раньше занимало десятилетия, может быть выполнено за считанные недели. [3]
Теория
[ редактировать ]Если белок проходит через метастабильные состояния A -> B -> C, исследователи могут рассчитать продолжительность перехода между A и C, моделируя переход A -> B и переход B -> C. Белок может сворачиваться альтернативными путями, которые могут частично перекрываться с путем A -> B -> C. Декомпозиция проблемы таким образом эффективна, поскольку каждый шаг можно моделировать параллельно. [3]
Приложения
[ редактировать ]Адаптивная выборка используется проектом распределенных вычислений Folding@home в сочетании с марковскими моделями состояний . [2] [3]
Недостатки
[ редактировать ]Хотя адаптивный отбор проб полезен для коротких симуляций, более длинные траектории могут оказаться более полезными для решения определенных типов биохимических проблем. [4] [5]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Роберт Б. Бест (2012). «Атомистическое молекулярное моделирование сворачивания белка». Современное мнение в структурной биологии (обзор). 22 (1): 52–61. дои : 10.1016/j.sbi.2011.12.001 . ПМИД 22257762 .
- ^ Перейти обратно: а б Ти Джей Лейн; Грегори Боуман; Роберт МакГиббон; Кристиан Швантес; Виджай Панде; Брюс Борден (10 сентября 2012 г.). «Часто задаваемые вопросы по моделированию Folding@home» . Складной@дома . Стэнфордский университет . Архивировано из оригинала 13 сентября 2012 г. Проверено 10 сентября 2012 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Г. Боуман; В. Волез; В.С. Панде (2011). «Укрощение сложности сворачивания белка» . Современное мнение в области структурной биологии . 21 (1): 4–11. дои : 10.1016/j.sbi.2010.10.006 . ПМК 3042729 . ПМИД 21081274 .
- ^ Дэвид Э. Шоу; Мартин М. Денерофф; Рон О. Дрор; Джеффри С. Каскин; Ричард Х. Ларсон; Джон К. Салмон; Клифф Янг; Брэннон Бэтсон; Кевин Дж. Бауэрс; Джек С. Чао; Майкл П. Иствуд; Джозеф Гальярдо; Дж. П. Гроссман; К. Ричард Хо; Дуглас Дж. Иерарди, Ist (2008). «Антон. Специализированная машина для моделирования молекулярной динамики» . Коммуникации АКМ . 51 (7): 91–97. дои : 10.1145/1364782.1364802 .
- ^ Рон О. Дрор; Роберт М. Диркс; Дж. П. Гроссман; Хуафэн Сюй; Дэвид Э. Шоу (2012). «Биомолекулярное моделирование: вычислительный микроскоп для молекулярной биологии». Ежегодный обзор биофизики . 41 : 429–52. doi : 10.1146/annurev-biophys-042910-155245 . ПМИД 22577825 .