Мартини - это крупнозернистое (CG) силовое поле, разработанное Марринком и его коллегами из Университета Гронингена , первоначально разработанное в 2004 году для молекулярно-динамического моделирования липидов [1], позже (2007) распространившееся на различные другие молекулы. Силовое поле применяет отображение четырех тяжелых атомов на один сайт взаимодействия CG и параметризуется с целью воспроизведения термодинамических свойств. [2]
Обзор
Для силового поля Мартини были определены 4 категории шариков: Q (заряженные), P (полярные), N (неполярные) и C (неполярные). Эти типы бусинок, в свою очередь, разделены на 4 или 5 различных уровней, что дает в общей сложности 20 типов бусинок. [2] Для взаимодействия между гранулами определены 10 различных уровней взаимодействия (O-IX). Гранулы могут использоваться в нормальном размере (отображение 4: 1), S-размере (маленькое, отображение 3: 1) или T-размере (крошечное, отображение 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, двугранность и импроперы) являются производными от атомистического моделирования кристаллических структур. [2]
Использовать
Силовое поле Мартини стало одним из наиболее часто используемых крупнозернистых силовых полей в области моделирования молекулярной динамики биомолекул . Оригинальные статьи 2004 и 2007 гг. Цитировались соответственно 1850 и 3400 раз. [3] Силовое поле реализовано в трех основных программах моделирования: GROningen MAchine для химического моделирования ( GROMACS ), молекулярное моделирование GROningen ( GROMOS ) и наноразмерная молекулярная динамика ( NAMD ). Известные успехи моделирование поведения кластеризации синтаксин-1A , [4] , что моделирование открытия механочувствительных каналов (MSCL) [5] и моделирование домена разделения мембранных пептидов . [6]
Наборы параметров
Липиды
Первоначальные статьи [1] [2] содержали параметры для воды , простых алканов , органических растворителей , поверхностно-активных веществ , широкого спектра липидов и холестерина . Они полуколичественно воспроизводят фазовое поведение бислоев с другими свойствами бислоя и более сложным поведением бислоя. [7]
Белки
Совместимые параметры для белков были введены Monticelli et al. . [8] Элементы вторичной структуры, такие как альфа-спирали и бета-листы (β-листы), ограничены. Белки Мартини часто моделируются в сочетании с эластичной сетью, такой как Элнедин [9], для поддержания общей структуры. Однако использование эластичной сети ограничивает использование силового поля MARTINI для изучения больших конформационных изменений (например, сворачивания). Подход GoMARTINI, представленный Poma et al. [10] снимает это ограничение.
Углеводы
Совместимые параметры были выпущены в 2009 году. [11]
Нуклеиновые кислоты
Совместимые параметры были опубликованы для ДНК в 2015 году [12] и РНК в 2017 году [13].
Другой
Параметры для других молекул, включая углеродные наночастицы, [14] ионные жидкости, [15] и ряд полимеров, [16] [17] [18] , доступны на сайте Martini. [19]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ a b Marrink, Siewert J .; де Фриз, Алекс Х .; Марк, Алан Э. (1 января 2004 г.). «Крупнозернистая модель для полуколичественного моделирования липидов» . Журнал физической химии B . 108 (2): 750–760. DOI : 10.1021 / jp036508g . ЛВП : 11370 / 6f357aca-0e36-4e9f-880C-62a50aff9ccd .
- ^ а б в г Marrink, Siewert J .; Рисселада, Х. Джелгер; Ефимов, Серж; Тилеман, Д. Питер; де Фриз, Алекс Х. (1 июля 2007 г.). «Силовое поле MARTINI: крупнозернистая модель для моделирования биомолекул» . Журнал физической химии B . 111 (27): 7812–7824. DOI : 10.1021 / jp071097f . hdl : 11370 / 5bdbbb23-2e1a-48a4-8c27-e1b8c28d74d6 . PMID 17569554 .
- ^ Google Scholar, 14 октября 2019 г., https://scholar.google.com/citations?hl=nl&user=UalQWxIAAAAJ
- ^ ван ден Богаарт, Герт; Мейенберг, Карстен; Рисселада, Х. Джелгер; Амин, Хейдер; Виллиг, Катрин I .; Hubrich, Barbara E .; Дайер, Маркус; Ад, Стефан В .; Грубмюллер, Гельмут; Дидериксен, Ульф; Ян, Рейнхард (24 ноября 2011 г.). «Секвестрация белков мембраны за счет ионных белок-липидных взаимодействий» . Природа . 479 (7374): 552–555. Bibcode : 2011Natur.479..552V . DOI : 10,1038 / природа10545 . PMC 3409895 . PMID 22020284 .
- ^ лоухивуори, Марти; Risselada, HJ; Van Der Giessen, E .; Марринк, SJ (16 ноября 2010 г.). «Выпуск содержимого через механо-чувствительные ворота в липосомах под давлением» . Proc Natl Acad Sci USA . 107 (46): 19856–19860. Bibcode : 2010PNAS..10719856L . DOI : 10.1073 / pnas.1001316107 . PMC 2993341 . PMID 21041677 .
- ^ Schäfer, Lars V .; Де Йонг, DH; Holt, A .; Rzepiela, AJ; De Vries, AH; Poolman, B .; Киллиан, JA; Марринк, SJ (25 января 2011 г.). «Упаковка липидов управляет сегрегацией трансмембранных спиралей в неупорядоченные липидные домены в модельных мембранах» . Proc Natl Acad Sci USA . 108 (4): 1343–1348. Bibcode : 2011PNAS..108.1343S . DOI : 10.1073 / pnas.1009362108 . PMC 3029762 . PMID 21205902 .
- ^ Risselada, HJ; Марринк, SJ (11 ноября 2008 г.). «Молекулярная грань липидных рафтов в модельных мембранах» . Труды Национальной академии наук . 105 (45): 17367–17372. Bibcode : 2008PNAS..10517367R . DOI : 10.1073 / pnas.0807527105 . PMC 2579886 . PMID 18987307 .
- ^ Монтичелли, Лука; Kandasamy, Senthil K .; Периола, Ксавье; Ларсон, Рональд Дж .; Тилеман, Д. Питер; Марринк, Сиверт-Ян (1 мая 2008 г.). "Крупнозернистое силовое поле MARTINI: распространение на белки". Журнал химической теории и вычислений . 4 (5): 819–834. CiteSeerX 10.1.1.456.7408 . DOI : 10.1021 / ct700324x . PMID 26621095 .
- ^ Периола, Ксавье; Кавалли, Марко; Марринк, Сиверт-Ян; Церусо, Марко А. (8 сентября 2009 г.). «Объединение упругой 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 . DOI : 10.1021 / ct9002114 . PMID 26616630 .
- ^ Пома, Адольфо; Cieplak, M .; Теодоракис, ЧП (24 февраля 2017 г.). «Сочетание MARTINI и структурных крупнозернистых подходов для молекулярно-динамических исследований конформационных переходов в белках» . Журнал химической теории и вычислений . 13 (3): 1366–1374. DOI : 10.1021 / acs.jctc.6b00986 . PMID 28195464 .
- ^ López, Cesar A .; Rzepiela, Andrzej J .; де Фриз, Алекс Х .; Дийкхейзен, Любберт; Hünenberger, Philippe H .; Марринк, Сиверт Дж. (2009). «Крупнозернистое силовое поле Мартини: расширение на углеводы». J. Chem. Теория вычисл . 5 (12): 3195–3210. DOI : 10.1021 / ct900313w . PMID 26602504 .
- ^ Uusitalo, Jaakko J .; Ingólfsson, Helgi I .; Ахши, Париса; Тилеман, Д. Питер; Марринк, Сиверт Дж. (2015). "Крупнозернистое силовое поле Мартини: расширение ДНК" . J. Chem. Теория вычисл . 11 (8): 3932–3945. DOI : 10.1021 / acs.jctc.5b00286 . PMID 26574472 .
- ^ Uusitalo, Jaakko J .; Ingólfsson, Helgi I .; Marrink, Siewert J .; Фаустино, Игнасио (2017). «Крупнозернистое силовое поле Мартини: расширение на РНК» . Биофиз. Дж . 113 (2): 246–256. Bibcode : 2017BpJ ... 113..246U . DOI : 10.1016 / j.bpj.2017.05.043 . PMC 5529176 . PMID 28633759 .
- ^ Монтичелли, Лука (2012). «Об атомистической и крупнозернистой моделях фуллерена C60». J. Chem. Теория вычисл . 8 (4): 1370–1378. DOI : 10.1021 / ct3000102 . PMID 26596752 .
- ^ Васкес-Салазар, Луис Ица; Селле, Микеле; де Фриз, Алекс Х .; Marrink, Siewert J .; Т. Соуза, Пауло К. (2020). «Крупнозернистые модели Мартини ионных жидкостей на основе имидазолия: от наноструктурной организации к жидкостно-жидкостной экстракции» . Зеленая химия . Королевское химическое общество. DOI : 10.1039 / D0GC01823F .
- ^ Lee, H .; Ларсон, Р.Г. (2008). "Крупнозернистые молекулярные исследования динамики концентрации и размера зависимости дендримеров PAMAM пятого и седьмого поколений от образования пор в двойном слое DMPC" . Журнал физической химии B . 112 (26): 7778–7784. DOI : 10.1021 / jp802606y . PMC 2504730 . PMID 18543869 .
- ^ Росси, Джулия; Монтичелли, Лука; Puisto, Sakari R .; Ваттулайнен, Илпо; Ала-Ниссила, Тапио (2011). «Крупнозернистые полимеры с силовым полем MARTINI: полистирол в качестве эталона». Мягкая материя . 7 (2): 698–708. Bibcode : 2011SMat .... 7..698R . DOI : 10.1039 / C0SM00481B .
- ^ Алессандри, Риккардо; Uusitalo, Jaakko J .; де Фриз, Алекс Х .; Havenith, Remco WA; Марринк, Сиверт Дж. (2017). "Объемные морфологии гетероперехода с атомистическим разрешением от моделирования испарения крупнозернистых растворителей" . Варенье. Chem. Soc . 139 (10): 3697–3705. DOI : 10.1021 / jacs.6b11717 . PMC 5355903 . PMID 28209056 .
- ^ Веб-сайт Мартини
Внешние ссылки
- Официальный веб-сайт