新技術讓生物分子模擬更快更準
時間：2018-08-20 來源：中國科學報
本報訊 美國佛羅里達大學和巴西南馬托格羅索州聯邦大學的研究人員利用最先進的模擬技術評估了pH和氧化還原電勢，或者說電子傳遞速率對生物分子的影響。此外，論文作者之一Vinícius Cruzeiro還利用圖形處理器（GPU）硬件，使所需的計算處理時間顯著縮短。最新開發的方法在美國物理聯合會（AIP）出版集團所屬《化學物理學期刊》上得以描述。
上世紀70年代中期，計算機被設定為“計算顯微鏡”，以模擬針對生物分子的實驗結果。研究人員的想法是，如果計算產生的信息足夠充分和準確，那么模擬結果將在原子水平上完整表現該系統。多年來，研究人員不斷“打磨”模擬結果，使其接近實驗條件，但此前生物分子的氧化還原電勢一直無法得到解釋。這一度量標準描述了細胞中的電子在人體內轉移的巨大數量。
上述團隊模擬了單肽——細胞色素c中的NAcMP8內部的pH和氧化還原電勢。NAcMP8是呼吸鏈中的一個分子，含有被稱為血紅素的重要氧化還原中心。
實驗人員已經測試了pH和氧化還原電勢對NAcMP8的影響，但Cruzeiro利用了新的組合計算方法模擬了這些結果。論文作者之一Adrian Roitberg是AMBER軟件套件的共同開發者。正是在該軟件內，Cruzeiro開發了新的分子動力學方法。
Cruzeiro花費了上萬個步驟模擬NAcMP8內pH或者氧化還原電勢改變產生的影響。實驗完成時，Roitberg驚喜地發現模擬結果可同實驗結果媲美。
此類模擬傳統上需要花費大量時間，即便利用超級計算機也是如此。而Cruzeiro創建的新方法可在現代GPU上應用，以加速整個過程。（宗華）
相關論文信息：DOI: 10.1063/1.5027379
《中國科學報》 (2018-08-20 第2版 國際)
