离子通道和蛋白质模拟中的多尺度
摘要：计算生物学过程为日常生活带来了巨大的希望，也给物理科学家带来了巨大的挑战。分子动力学模拟对生物学家来说是结构生物学的自然延伸。一旦生物学家看到一个结构，他们就想看到它的运动。分子生物学表明，几个原子，通常是信使离子如Ca$^{2+}$，可以控制细胞、有时还有生物体的生物功能。蛋白通道和酶中的极高浓度离子(~20M)可以控制生命系统的重要特性，就像极高浓度离子在电极附近控制电化学系统的重要特性一样。模拟生物细胞的所有原子所需的尺度差异是线性尺度$10^7$，三维尺度$10^{21}$，分辨率$10^9$，时间$10^{11}$，和粒子数$10^{13}$（用于处理Ca$^{2+}$的浓度）。如果模拟要处理大多数生物功能，那么这些尺度必须同时处理。我们建议采用显式多尺度分析的计算方法，而不是隐式模拟所有尺度。成功计算专注于特定位置的离子可能是理解生物和电化学系统的定义特性的重要一步。
作者：Bob Eisenberg
论文ID：1902.09528
分类：Biomolecules
分类简称：q-bio.BM
提交时间：2019-03-05