Skip to main content
Fachgebiete
Automobil + Motoren Bauwesen + Immobilien Business IT + Informatik Elektrotechnik + Elektronik Energie + Nachhaltigkeit Finance + Banking Management + Führung Marketing + Vertrieb Maschinenbau + Werkstoffe Versicherung + Risiko
DE
EN
Bücher
Zeitschriften
Themenseiten
Organisationspsychologie Projektmanagement Marketing Smart Manufacturing
Weitere Formate
Podcasts Webinare Technik Webinare Wirtschaft Kongresse Veranstaltungskalender Awards
Jetzt Einzelzugang starten
Zugang für Unternehmen
Referenzkunden
SLX-Digitalkonferenz: Zukunftswerkstatt 2024

Mehr Umsatz mit Top-Kontakten

Am 7. Mai erfahren Sie, wie Vertriebsteams Leadgenerierung, Leadnurturing und Leadstrategien effizient steuern können.
Erweiterte Suche
Anmelden
nach oben
Erschienen in:
Discrete Energy Laws for the First-Order System Least-Squares Finite-Element Approach Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

Sampling in In Silico Biomolecular Studies: Single-Stage Experiments vs Multiscale Approaches

verfasst von : Nevena Ilieva, Jiaojiao Liu, Xubiao Peng, Jianfeng He, Antti Niemi, Peicho Petkov, Leandar Litov

Erschienen in: Large-Scale Scientific Computing

Verlag: Springer International Publishing

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

In silico studies of biological molecules face the problem of sampling quality due to the systems size (in atom numbers), the time scale of the investigated processes and the admissible computational time step. Advances in hardware alone are incapable of resolving this problem and the efforts are oriented towards sampling techniques enhancements, multilevel system representations and development of multistage and multiscale methods through synergistic protocols from complementary approaches. We combine a mean field approach with all atom molecular dynamics (MD), to develop a multistage algorithm that can model protein folding and dynamics over very long time periods with atomic-level precision. We compare the quality of conformation-space sampling for villin headpiece (PDB ID 2F4K) with a 125 \(\upmu \)s long folding simulation performed on the dedicated supercomputer ANTON.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren
Vorheriges Kapitel A Domain Decomposition Multilevel Preconditioner for Interpolation with Radial Basis Functions
Nächstes Kapitel Cultural Heritage RC Structures Environmentally Degradated: Optimal Seismic Upgrading by Tention-Ties Under Shear Effects
Literatur
1.
Bazari, W.L., Matsudaira, P., Wallek, M., Smeal, T., Jakes, R., Ahmed, Y.: Villin sequence and peptide map identify six homologous domains. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 85, 4986–4990 (1988)CrossRef
2.
Berman, H.M., Westbrook, J., Feng, Z., Gilliland, G., Bhat, T.N., Weissig, H., Shindyalov, I.N., Bourne, P.E.: The protein data bank. Nucleic Acids Res. 28(1), 235–242 (2000)CrossRef
3.
Chernodub, M., Hu, S., Niemi, A.J.: Topological solitons and folded proteins. Phys. Rev. E 82, 011916 (2010)CrossRef
4.
Chiu, T.K., Kubelka, J., Herbst-Irmer, R., Eaton, W.A., Hofrichter, J., Davies, D.R.: High-resolution x-ray crystal structures of the villin headpiece subdomain, an ultrafast folding protein. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102, 7517–7522 (2005)CrossRef
5.
Dai, J., Niemi, A., He, J., Sieradzan, A., Ilieva, N.: Bloch spin waves and emergent structure in protein folding with hiv envelope glycoprotein as an example. Phys. Rev. E 93, 032409 (2016)CrossRef
6.
Frenkel, D., Smit, B.: Understanding Molecular Simulation. Academic Press, Cambridge (2001)MATH
7.
Gelman, H., Gruebele, M.: Fast protein folding kinetics. Q. Rev. Biophys. 47(2), 95–142 (2014)CrossRef
8.
Ilieva, N., Liu, J., Marinova, R., Petkov, P., Litov, L., He, J., Niemi, A.J.: Are there folding pathways in the functional stages of intrinsically disordered proteins? In: AIP Conference Proceedings, vol. 1773, no. 1, p. 110008 (2016)
9.
Jennings, P., Wright, P.: Formation of a molten globule intermediate early in the kinetic folding pathway of apomyoglobin. Science 262, 892–896 (1993)CrossRef
10.
Krokhotin, A., Lundgren, M., Niemi, A.J., Peng, X.: Soliton driven relaxation dynamics and protein collapse in the villin headpiece. J. Phys.: Condens. Matter 25(32), 325103 (2013)
11.
Kubelka, J., Chiu, T., Davies, D., Eaton, W., Hofrichter, J.: Sub-microsecond protein folding. J. Mol. Biol. 359, 546–553 (2006)CrossRef
12.
Lindorff-Larsen, K., Piana, S., Dror, R.O., Shaw, D.E.: How fast-folding proteins fold. Science 334(6055), 517–520 (2011)CrossRef
13.
Liu, J., Dai, J., He, J., Niemi, A.J., Ilieva, N.: Multistage modeling of protein dynamics with monomeric Myc oncoprotein as an example. Phys. Rev. E 95, 032406 (2017)CrossRef
14.
Metropolis, N., Rosenbluth, A., Rosenbluth, M., Teller, A., Teller, E.: Equation of state calculations by fast computing machines. J. Chem. Phys. 21(6), 1087–1092 (1953)CrossRef
15.
Niemi, A.J.: Gauge fields, strings, solitons, anomalies, and the speed of life. Theoret. Math. Phys. 181(1), 1235–1262 (2014)MathSciNetCrossRefMATH
16.
Páll, S., Abraham, M.J., Kutzner, C., Hess, B., Lindahl, E.: Tackling exascale software challenges in molecular dynamics simulations with GROMACS. In: Markidis, S., Laure, E. (eds.) EASC 2014. LNCS, vol. 8759, pp. 3–27. Springer, Cham (2015). https://​doi.​org/​10.​1007/​978-3-319-15976-8_​1
17.
Raval, A., Piana, S., Eastwood, M.P., Dror, R.O., Shaw, D.E.: Refinement of protein structure homology models via long, all-atom molecular dynamics simulations. Proteins: Struct. Funct. Bioinf. 80(8), 2071–2079 (2012)
18.
Rotkiewicz, P., Skolnick, J.: Fast procedure for reconstruction of full-atom protein models from reduced representations. J. Comput. Chem. 29(9), 1460–1465 (2008)CrossRef
19.
20.
Saunders, M., Voth, G.: Coarse-graining methods for computational biology. Annu. Rev. Biophys. 42, 73–93 (2013)CrossRef
21.
Shaw, D.E., et al.: Anton, a special-purpose machine for molecular dynamics simulation. SIGARCH Comput. Archit. News 35(2), 1–12 (2007)MathSciNetCrossRef
22.
Shaw, D.E., et al.: Millisecond-scale molecular dynamics simulations on Anton. In: Proceedings of the Conference on High Performance Computing Networking, Storage and Analysis, SC 2009, pp. 39:1–39:11. ACM, New York (2009)
Metadaten
Titel
Sampling in In Silico Biomolecular Studies: Single-Stage Experiments vs Multiscale Approaches
verfasst von
Nevena Ilieva
Jiaojiao Liu
Xubiao Peng
Jianfeng He
Antti Niemi
Peicho Petkov
Leandar Litov
Copyright-Jahr
2018
Buch
Large-Scale Scientific Computing

Print ISBN: 978-3-319-73440-8

Electronic ISBN: 978-3-319-73441-5

Copyright-Jahr: 2018

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-73441-5_56