細胞レベルの複雑性に対応するための統一的なトポロジー生成フレームワーク: Martinize2とVermouth

Основні поняття

Martinize2とVermouthは、高スループットでも高複雑性のシステムに対応可能な、Martiniコース粒子力場のための統一的なトポロジー生成フレームワークを提供する。

Анотація

本論文では、分子動力学(MD)シミュレーションの複雑性を高めるための取り組みとして、Vermouthライブラリとそれに基づいて開発されたMartinize2プログラムを紹介している。

Vermouthは、トポロジー生成に必要な一般的な操作をモジュール化したフレームワークで、力場やMD計算エンジンに依存せずに使用できる。Vermouthの主要な構成要素は以下の通り:

• Moleculeクラス: 分子をグラフとして表現
• Blocksクラス: 分子断片の定義
• Linksクラス: 分子断片間の結合定義
• Modificationsクラス: 分子断片の変更定義
• Mappingsクラス: 異なる解像度間の対応関係の定義

Vermouthを基盤として開発されたMartinize2は、Martini力場のタンパク質トポロジー生成を目的としたプログラムである。主な特徴は以下の通り:

• 自動的なプロトン化状態の同定と設定
• 翻訳後修飾の自動同定と反映
• 弾性ネットワークの柔軟な設定オプション
• 非タンパク質分子(リガンド、補因子など)の自動変換機能

Martinize2のロバスト性を評価するため、I-TASSER蛋白質構造テンプレートデータベースと一部のAlphaFold蛋白質構造データベースを用いた大規模ベンチマークを行った。その結果、ほとんどの構造を正常に変換できることが示された。

本研究で開発されたVermouthとMartinize2は、Martini力場を用いた高スループットかつ高複雑性のシミュレーションを可能にする重要なツールといえる。

Статистика

分子動力学シミュレーションを行うには、高い時空間分解能が必要とされる。
コース粒子法は、この課題を解決する手段の1つである。

Цитати

"Ongoing advances in force field and computer hardware development enable the use of molecular dynamics (MD) to simulate increasingly complex systems with the ultimate goal of reaching cellular complexity."
"To really prepare Martini for the HT and whole cell scale simulation era, automated workflows that enable fast and efficient setup of complex systems are of fundamental importance."

Ключові висновки, отримані з

Martinize2 and Vermouth

by Pete... о arxiv.org 04-10-2024

https://arxiv.org/pdf/2212.01191.pdf

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