色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

使用分子動力學軌跡來預測大型自旋系統中的核自旋弛豫行為

8XCt_sim_ol ? 來源:仿真秀App ? 2023-05-20 10:18 ? 次閱讀

分子動力學(MD)模擬對于研究小分子和大型生物分子系統的構象移動性非常有用,但對于MD力場預測的構象能量和分布的準確性仍存在疑慮。有令人鼓舞的跡象表明,MD可以合理預測構象之間的轉變時間尺度,但這一成功必須得到驗證:除了少數例外,力場參數通常設定為重現熱力學性質和量子力學能量,而不是構象轉變的速率或停留時間。隨著開發出具有正確自擴散和粘度的新水模型,以及探索對蛋白質非結構區域建模的新方法,徹底的實驗驗證變得越來越重要。

一、寫在文前

磁共振在探測構象及其動態特性方面具有獨特的能力,尤其通過自旋弛豫和交叉弛豫測量。然而,大多數用于解釋自旋弛豫數據的模型在局部移動性方面做出了簡化的近似,并使用了孤立自旋對模型。最近出現了更為復雜的利用MD模擬進行NMR和EPR弛豫的方法,但它們仍然主要使用自旋對近似;我們小組的工作也屬于這個類別。需要的是一個軟件框架,能夠將MD軌跡直接轉換為任意自旋系統的弛豫超算符。

鑒于此,本文報告了在Spinach庫中實現了這個功能。我們在使用OPC和TIP5P水的甘露糖(GLYCAM06力場)上測試了所提出的方法。甘露糖的構象動力學已經有了較好的研究,尤其是通過使用孤立自旋對近似解釋的13C自旋弛豫測量。

在這里,我們將重點放在1H-1H核Overhauser效應(NOE)上,這種效應探測葡萄糖的H1環異構體質子(圖1)和連接葡萄糖和果糖殘基的糖苷鍵兩側的果糖H11,12質子之間的接觸。我們證明,從1微秒長的MD軌跡中提取的(交叉)弛豫率與實驗數據非常吻合,考慮到NOE差異為9-25%,這會轉化為1.5-4.2%的距離誤差。這對于GLYCAM06力場以及OPC和TIP5P水模型來說是一個好消息。核自旋(交叉)弛豫率很容易測量,我們建議將這樣的測試納入新型分子動力學力場的標準基準測試集中。相關工作以“Using molecular dynamics trajectories to predict nuclear spin relaxation behaviour in large spin systems”發表在《Journal of Magnetic Resonance》上。

二、圖文速遞

ec3460ec-f651-11ed-90ce-dac502259ad0.png

圖1. 甘露糖內所示二面角的動力學特性(1毫秒MD軌跡,GLYCAM06甘露糖,OPC水,300K)。v(H2-C2-C1-O20)以綠色顯示,u(C1-O20-C2-C1)以青色顯示,/(H1-C1-O20-C2)以紅色顯示。

ec862ddc-f651-11ed-90ce-dac502259ad0.png ?

圖2. 原子之間的距離動態(1毫秒MD軌跡,GLYCAM06甘露糖,OPC水,300K):葡萄糖H1到果糖H11的距離(綠色),葡萄糖H1到果糖H12的距離(紫色),葡萄糖H1到葡萄糖H2的距離(紅色)。

eca31884-f651-11ed-90ce-dac502259ad0.png

圖3. 對比分析處理(使用純旋轉擴散近似)和數值處理(使用MD軌跡積分,OPC水)中弛豫超算符的非零元素之間的差異,隨著內部運動對自旋弛豫的貢獻增加。左側面板:相對剛性的葡萄糖環中的3個自旋子系統(H1,H2,H4),其中偶極耦合調制幾乎完全是旋轉性質。(右側面板)包含6個自旋子系統(葡萄糖的H1,H2,H3,H5;果糖的H11,H12),其中存在與糖苷鍵和外環C1-C2果糖鍵相關的顯著內部運動。兩個面板中的藍線對應旋轉相關時間為78皮秒,該值是通過擬合左側面板的數據獲得的。

ecb453d8-f651-11ed-90ce-dac502259ad0.png

圖4.來自TIP3P水(綠色方塊)、TIP5P水(紅色圓圈)和OPC水(藍色十字)的分子動力學軌跡所得到的Redfield弛豫超算符的非零元素(X軸),與使用純旋轉擴散近似和旋轉相關時間為100皮秒獲得的相應元素的解析弛豫超算符進行對比(綠色方塊代表TIP3P,紅色圓圈代表TIP5P,藍色十字代表OPC)。

ecc364d6-f651-11ed-90ce-dac502259ad0.png

圖5. 在葡萄糖H1質子自旋反轉后,實驗(藍色)和模擬(OPC水為紅色,TIP5P水為紫色)的核Overhauser效應(NOE)累積曲線的比較(曲線為雙指數擬合)。模擬使用以葡萄糖H1為中心的8個自旋系統進行,包括(Glc H1-H5;Fruc H11,H12,H3)。信號積分是反轉共振強度的分數。實驗數據在600 MHz和308 K下收集;選擇更高的溫度是為了補償D2O的增加粘度。沒有嘗試補償蔗糖濃度對粘度的影響-預計該影響在0.5%以下。在進行核磁共振實驗之前,樣品被除氣處理。

ecd17404-f651-11ed-90ce-dac502259ad0.png

圖6. 使用自旋對(藍色)和完整自旋系統(紅色)方法對模擬的核Overhauser效應(NOE)累積曲線進行比較(在葡萄糖H1共振反轉時)。實線是雙指數擬合。左側面板:果糖H11 + H12質子。右側面板:葡萄糖H2質子。

三、小結

我們提出了一個新工具,用于將實驗自旋弛豫數據與基于分子動力學軌跡的模擬進行比較。它通過對Redfield積分進行數值評估直接計算自旋弛豫超算符。該工具已集成到Spinach軟件包中,并能夠模擬多種自旋弛豫實驗,包括具有顯著強耦合和弛豫干涉效應的自旋系統。這類計算直到最近才變得可行,其中有五個主要因素起到了貢獻: (a)具備足夠處理能力的圖形卡的易得性(NVidia Ampere架構超過10TFLOPS的處理能力,約等于2002年全球最大超級計算機); (b)在磁共振中開發和實施了用于弛豫超算符和稀疏矩陣指數的大規模方法; (c)Matlab的性能和語法靈活性不斷提高,其中的程序代碼通常比用人類語言和標準數學符號描述更短且更易讀; (d)出現了線性復雜度縮放的液態自旋動力學模擬方法,使得蛋白質大小的系統不再無法達到; (e)提供了足夠長的分子動力學軌跡,以同時在方程中對上限和集平均值進行收斂。

我們通過在蔗糖上模擬NOE實驗對該工具進行了測試,使用了GLYCAM06力場下的1毫秒分子動力學軌跡和OPC、TIP5P和TIP3P水模型。與實驗的一致性非常好,考慮到0-25%的NOE初始斜率的差異對應剛性結構中的距離誤差為0-4.2%。這對于GLYCAM06糖類參數化和OPC、TIP5P水模型來說是非常好的,但TIP3P效果不佳。上述模擬的CPU時間需求不超過運行分子動力學軌跡所需的時間。一旦計算了弛豫超算符,通過計算多個混合時間下的NOE或模擬任何其他弛豫實驗所消耗的CPU時間是微不足道的。在具有24個CPU核心的系統中,使用IK-0(3)基組和每2皮秒采樣一次的1皮秒軌跡,8自旋弛豫超算符計算大約需要30小時;如果使用GPU,這個時間將大大縮短。預計更大的自旋系統將變得簡單:一旦自旋數超過受限態空間近似中的強相互作用團簇的大小(通常在液態NMR模擬中少于五個自旋),計算復雜性與自旋系統的大小大約呈線性關系。





審核編輯:劉清

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • gpu
    gpu
    +關注

    關注

    28

    文章

    4729

    瀏覽量

    128897
  • OPC
    OPC
    +關注

    關注

    7

    文章

    339

    瀏覽量

    46153
  • NMR
    NMR
    +關注

    關注

    0

    文章

    10

    瀏覽量

    6935

原文標題:Andy博士:使用分子動力學軌跡來預測大型自旋系統中的核自旋弛豫行為

文章出處:【微信號:sim_ol,微信公眾號:模擬在線】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

收藏 人收藏

    評論

    相關推薦

    使用Phase Lab鎳基動力學數據庫計算多組分合金的成分分布曲線

    鎳基動力學數據庫 計算多組分合金的成分分布曲線 ? ? ?眾所周知,擴散是固體材料中的一個重要現象,是固相中唯一的物質遷移方式,廣泛存在于材料的制備和使用過程,如熱處理的相變、動態回復再結晶
    的頭像 發表于 12-13 15:40 ?624次閱讀
    使用Phase Lab鎳基<b class='flag-5'>動力學</b>數據庫計算多組分合金的成分分布曲線

    自旋極化:開創半導體器件設計的新路徑

    ? ? 【研究背景】 自旋電子學是一門探索電子自旋特性的新興領域,其潛在應用包括信息存儲和處理。磁近鄰效應是自旋電子學的一個重要領域,它可以通過將磁性材料與非磁性材料接觸,誘導非磁性
    的頭像 發表于 11-18 11:16 ?246次閱讀
    <b class='flag-5'>自旋</b>極化:開創半導體器件設計的新路徑

    PT500齒輪傳動動力學綜合測試實驗臺

    電子發燒友網站提供《PT500齒輪傳動動力學綜合測試實驗臺.docx》資料免費下載
    發表于 10-17 13:52 ?4次下載

    關于動力學方程能否用matlab進行傅里葉變換的問題。

    有沒有大神能講一下動力學方程能不能用matlab進行傅里葉變換啊?
    發表于 10-11 09:11

    振蕩器的原理和應用

    振蕩器,作為一種重要的電路元件,在電子工程、通信工程及計算機工程等領域中扮演著關鍵角色。其獨特的工作原理和廣泛的應用范圍,使其成為電子系統不可或缺的一部分。以下是對
    的頭像 發表于 09-25 17:16 ?798次閱讀

    互斥鎖和自旋鎖的實現原理

    互斥鎖和自旋鎖是操作系統中常用的同步機制,用于控制對共享資源的訪問,以避免多個線程或進程同時訪問同一資源,從而引發數據不一致或競爭條件等問題。 互斥鎖(Mutex) 互斥鎖是一種基本的同步機制,用于
    的頭像 發表于 07-10 10:07 ?484次閱讀

    自旋鎖和互斥鎖的使用場景是什么

    制,它在等待鎖的過程,線程會不斷地檢查鎖的狀態,直到鎖被釋放。自旋鎖適用于以下場景: 1.1 鎖持有時間短:當鎖的持有時間非常短,線程在等待鎖的過程,CPU 可以不斷地檢查鎖的狀態,而不是進入睡眠狀態。這樣可以減少線
    的頭像 發表于 07-10 10:05 ?981次閱讀

    電磁軌跡預測分析系統

    智慧華盛恒輝電磁軌跡預測分析系統是一個專門用于預測和分析電磁運動軌跡系統。該
    的頭像 發表于 06-25 15:19 ?392次閱讀

    基于Mn順磁和納米催化的多信號生物傳感器開發

    具有一個或多個未成對電子的Mn順磁離子具有出色的系數,其在水溶液穩定,可通過氧化還原反應轉換多種價態,從而克服了傳統磁開關傳感器穩
    的頭像 發表于 03-13 10:04 ?951次閱讀
    基于Mn順磁<b class='flag-5'>弛</b><b class='flag-5'>豫</b>和納米催化的多信號生物傳感器開發

    通過TriVista高分辨率光譜測量系統測量量子材料的精細結構和自旋相互作用

    和稀土離子量子阱等。對于光驅動自旋電子的量子信息處理,用超短脈沖激光進行相干自旋操作需要了解激子的精細結構,特別是電子和空穴的g因子: 它定義了量子比特的頻率。除了自旋能級結構外,受限載流子之間的相互作用也至關重要,
    的頭像 發表于 03-11 06:34 ?295次閱讀
    通過TriVista高分辨率光譜測量<b class='flag-5'>系統</b>測量量子材料的精細結構和<b class='flag-5'>自旋</b>相互作用

    DYYA4模擬雨雪天氣下的車輛動力學,四驅車輛也得謹慎駕駛#車輛動力學仿真

    仿真動力學
    北匯信息POLELINK
    發布于 :2023年12月26日 11:48:54

    DYYA4模擬雨雪天氣下的車輛動力學,前驅車輛的表現是不是更好?#車輛動力學仿真

    仿真動力學
    北匯信息POLELINK
    發布于 :2023年12月26日 11:43:44

    DYYA4模擬雨雪天氣下的車輛動力學,看看后驅車輛的表現吧#車輛動力學仿真

    仿真動力學
    北匯信息POLELINK
    發布于 :2023年12月26日 11:37:23

    超高靈敏度emICCD相機助力鉆石氮空位的量子動力學研究

    憑借著Teledyne Princeton Instruments的emICCD相機的超快速選通和超高靈敏度,通過光學的手段觀測了100μm × 100μm的鉆石表面的氮空位缺陷的量子態,以及其自旋極化動力學過程。
    的頭像 發表于 12-25 06:39 ?408次閱讀
    超高靈敏度emICCD相機助力鉆石<b class='flag-5'>中</b>氮空位的量子<b class='flag-5'>動力學</b>研究
    主站蜘蛛池模板: 日本一卡精品视频免费| 可以看的黄页的网站| 97国产蝌蚪视频在线观看| 午夜伦理在线观看| 国产亚洲精品久久777777| asmr淫语| 97人妻久久久精品系列A片| 在线观看国产日韩| 伊伊人成亚洲综合人网| 伊人狠狠丁香婷婷综合尤物| 我的奶头被客人吸的又肿又红| 欧美精品一区二区三区四区| 老板揉搓秘书丰满大乳| 被肉日常np快穿高h| 7756短视频| 67194成在线观看免费| 最新老头恋老OLDMAN| 中文字幕午夜乱理片| 97人妻碰视频在线观看| 365电影成人亚洲网在线观看| 永久adc视频年龄确认| 麻豆COMCN| 国内精品蜜汁乔依琳视频| xxx性欧美在线| 99在线视频免费观看视频| 超碰国产人人做人人爽| 超碰在线97av视频免费| xxx性欧美在线观看| 擦擦擦在线视频观看| 丰满人妻按磨HD| 久久成人a毛片免费观看网站| 欧美在线看欧美视频免费| 亚洲日本欧美国产在线视| x8国产精品视频| 久久视频这里只精品99热在线| 日韩欧美一级| 一级特黄视频| 11 13加污女qq看他下面| 国产精品婷婷久青青原| 青青青久久久| 99精品观看|