新技术让生物分子模拟更快更准

根据我们的报告，来自美国佛罗里达大学和巴西南马托格罗索联邦大学的研究人员使用最先进的模拟技术来评估酸碱度和氧化还原电位或电子转移率对生物分子的影响。此外，该论文的作者之一Vinicius Cruzeiro也使用图形处理器硬件来显著减少所需的计算处理时间。美国物理联合会出版集团下属的《化学物理杂志》描述了新开发的方法。

20世纪70年代中期，计算机被设置为“计算显微镜”，用来模拟生物分子的实验结果。研究人员的想法是，如果计算产生的信息是充分和准确的，那么模拟结果将在原子水平上完全代表系统。多年来，研究人员一直在“抛光”模拟结果，以使其接近实验条件，但生物分子的氧化还原电位之前尚未得到解释。这个指标描述了细胞中大量的电子在人体内转移。

上述团队模拟了单个肽-细胞色素c中的钠通道蛋白8的酸碱度和氧化还原电位。钠通道蛋白8是呼吸链中的一个分子，含有一个重要的氧化还原中心，称为血红素。

研究人员已经测试了酸碱度和氧化还原电位对氯化钠浓度的影响，但是克鲁塞罗使用了一种新的组合计算方法来模拟这些结果。该论文的作者之一Adrian Roitberg是AMBER软件套件的共同开发者。正是在这个软件中，克鲁塞罗开发了一种新的分子动力学方法。

克鲁塞罗花了数万步来模拟氯化钠溶液中酸碱度或氧化还原电位变化的影响。当实验完成时，罗特伯格惊喜地发现模拟结果与实验结果相当。

这种模拟传统上需要很多时间，即使是超级计算机。克鲁塞罗创造的新方法可以应用在现代图形处理器上，加快整个过程。(宗华)

相关论文信息:DOI: 10.1063/1.5027379

中国科学新闻(2018-08-20，第二版国际)