發(fā)布日期：2018-08-21
美國佛羅里達(dá)大學(xué)和巴西南馬托格羅索州聯(lián)邦大學(xué)的研究人員利用最先進(jìn)的模擬技術(shù)評(píng)估了pH和氧化還原電勢，或者說電子傳遞速率對(duì)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(jì)算處理時(shí)間顯著縮短。最新開發(fā)的方法在美國物理聯(lián)合會(huì)（AIP）出版集團(tuán)所屬《化學(xué)物理學(xué)期刊》上得以描述。
上世紀(jì)70年代中期，計(jì)算機(jī)被設(shè)定為“計(jì)算顯微鏡”，以模擬針對(duì)生物分子的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。研究人員的想法是，如果計(jì)算產(chǎn)生的信息足夠充分和準(zhǔn)確，那么模擬結(jié)果將在原子水平上完整表現(xiàn)該系統(tǒng)。多年來，研究人員不斷“打磨”模擬結(jié)果，使其接近實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)描述了細(xì)胞中的電子在人體內(nèi)轉(zhuǎn)移的巨大數(shù)量。
上述團(tuán)隊(duì)模擬了單肽——細(xì)胞色素c中的NAcMP8內(nèi)部的pH和氧化還原電勢。NAcMP8是呼吸鏈中的一個(gè)分子，含有被稱為血紅素的重要氧化還原中心。
實(shí)驗(yàn)人員已經(jīng)測試了pH和氧化還原電勢對(duì)NAcMP8的影響，但Cruzeiro利用了新的組合計(jì)算方法模擬了這些結(jié)果。論文作者之一Adrian Roitberg是AMBER軟件套件的共同開發(fā)者。正是在該軟件內(nèi)，Cruzeiro開發(fā)了新的分子動(dòng)力學(xué)方法。
Cruzeiro花費(fèi)了上萬個(gè)步驟模擬NAcMP8內(nèi)pH或者氧化還原電勢改變產(chǎn)生的影響。實(shí)驗(yàn)完成時(shí)，Roitberg驚喜地發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果可同實(shí)驗(yàn)結(jié)果媲美。
此類模擬傳統(tǒng)上需要花費(fèi)大量時(shí)間，即便利用超級(jí)計(jì)算機(jī)也是如此。而Cruzeiro創(chuàng)建的新方法可在現(xiàn)代GPU上應(yīng)用，以加速整個(gè)過程。
來源：中國科學(xué)報(bào)
