对于许多科学研究而言，模拟原子与分子之间的相互作用非常重要。但是，准确的仿真可能会花费很长时间，这限制了它们的使用。为了在不牺牲太多细节的情况下加快仿真速度，格罗宁根大学分子动力学教授Siewert-Jan Marrink设计了一组参数，可以进行快速但准确的粗粒度仿真。在3月29日发表于《自然方法》上的一篇论文中，Marrink和他的同事们提出了第三版所谓的马提尼力场。
“我们的马提尼力场通常将四个重原子和任何附着的质子组合成一个所谓的珠子。然后用户可以模拟珠子之间的相互作用，从而减少了模拟中的粒子数量，” Marrink解释说。粒子的减少最多可将计算时间减少三个数量级。“这使您可以在毫秒而不是微秒的时间内模拟更长的过程，或者模拟更大或更多个分子。”
马蒂尼力场以格罗宁根市的守护神和给它最大的教堂的命名者图尔·马丁的名字命名，但坚定地向着著名的鸡尾酒致敬，它已经使用了十多年了，最早是由弹奏以模拟脂质膜。“第一篇提及马提尼力场的科学论文可以追溯到2007年，当时第二版发表了。” 到目前为止，它已经收到了四千多次引用。
力场是在分子动力学模拟程序中使用的一组参数。结果的准确性取决于如何确定定义微珠之间相互作用的参数。在新版本中，这些交互已通过比以前的发行版更多的参考数据进行了重新校准。“通过自己使用力场并通过从用户那里得到的反馈，我们发现了可以改进的地方，” Marrink解释道。通过他的研究小组在线维护的活动用户平台，他收到了很多反馈。
该论文的第一作者Paulo CT Souza博士是Marrink研究小组的博士后，他从事参数的重新校准工作已有四年了。“要完成这项工作，您需要了解如何将力场组合在一起，但是还需要生物学和化学方面的直觉以及具有良好的物理学背景。Paulo具备了所有这些。”
新版本是通用力场，可用于模拟软物质，例如脂质膜，蛋白质，聚合物和DNA。“最初的力场是为生物分子开发的，但在材料科学中也越来越多地使用它。” 基于马提尼力场的模拟可用于解释实验结果，预测分子之间的相互作用和紧急状态，并用作高通量系统来评估例如药物与结合位点之间的相互作用。与其前身一样，也可以将结果从基于Martini 3的模拟映射到原子模拟。“这使您可以放大有趣的交互。”
可以从Martini网站免费下载Martini的第三版。Marrink说：“我们希望这种力量场对研究界的每个人都可用。” “把它放在付费墙后面是可能的，但这不是我想要的。马提尼酒是作为一个学术项目而不是商业项目而开发的。”
升级到Martini 3大约需要10年的时间。Marrink及其同事渴望探索其潜力。“我们与力场相关的研究的下一步是使用新的Martini 3参数进一步改进一般生物分子的模型，例如脂质，蛋白质，糖和核苷酸。我们的最终目标是能够模拟整个细胞在未来五年内达到分子分辨率。”
未来的发展是将化学反应纳入力场。“化学反应改变了分子的性质，但并未结合到现有的力场中。反应需要量子力学计算，这需要很多时间。我们希望提供一种更快，更粗粒度的选择。” 马提尼4的愿望清单上的最后一项是酸度的变化。
但就目前而言，Marrink正在享受Martini 3的发布，并有兴趣了解它如何影响建模社区。“我们希望它肯定会影响从生物物理学到药物开发和材料科学的许多领域的基础科学。”
标签： 粗粒度分子动力学
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