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姜毅；谢，杨；英金勇；谢德轩；于泽云

SDPBS网络服务器，用于计算离子溶剂化生物分子的静电。 （英语） Zbl 1347.92025号

基于摩尔的数学。生物。 3, 179-196 (2015).
概述：泊松-玻尔兹曼方程（PBE）是计算蛋白质在离子溶剂中静电的一个重要隐式溶剂连续模型。我们最近开发了一个PBE解算器库，称为SDPBS，它集成了有限元、有限差分、解分解、区域分解和多重网格方法。为了让科学界更容易访问SDPBS，我们在本文中提出了一个SDPBS web服务器，它允许客户端可视化和操作生物分子的分子结构，并以远程和用户友好的方式计算PBE解决方案。网站上提供了web服务器https://lsextrnprod.uwm.edu/静电/.

引用于5文件

MSC公司：

92C40型 生物化学、分子生物学
68单位05 计算机图形；计算几何（数字和算法方面）
68号30 软件工程的数学方面（规范、验证、度量、需求等）

关键词：

泊松-玻耳兹曼方程；交互式可视化；有限元法；静电势；计算机图形学

软件：

塔比卜；PyMOL公司；DelPhi Web服务器；SDPBS系统；供应商管理部；TABI公司；产品开发B2PQR；PBEQ解决方案；MIBPB公司；PETSc公司；ParaView视图；FEniCS公司；APBS公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{Y.Jiang}等人，基于分子的数学。生物学报3179--196（2015年；兹bl 1347.92025）
全文： 内政部

参考文献：

[1] [1] J.Ahrens、B.Geveci和C.Law。ParaView：用于大型数据可视化的最终用户工具。编辑C.Hansen和C.Johnson，《可视化手册》，第717-731页。学术出版社，2005年。；
[2] N.Baker、M.Holst和F.Wang。泊松-玻耳兹曼方程II的自适应多级有限元解。生物分子系统中溶剂可及表面的精细化。计算化学杂志，21（15）：1343-13522000。；
[3] N.A.Baker、D.Sept、S.Joseph、M.Holst和J.A.McCammon。纳米系统的静电：应用于微管和核糖体。程序。国家。阿卡德。科学。美国，98（18）：10037-100412001。；
[4] N.A.Baker、D.Sept、M.J.Holst和J.A.McCammon。大规模并行计算机上泊松-玻耳兹曼方程的自适应多级有限元解。IBM研究与开发杂志，45（3.4）：427-4382001。；
[5] S.Balay、J.Brown、K.Buschelman、V.Eijkhout、W.D.Gropp、D.Kaushik、M.G.Knepley、L.C.McInnes、B.F.Smith和H.Zhang。PETSc用户手册。技术报告ANL-95/11-3.1版，阿贡国家实验室，2010年。；
[6] S.Balay、J.Brown、K.Buschelman、W.D.Gropp、D.Kaushik、M.G.Knepley、L.C.McInnes、B.F.Smith和H.Zhang。PETSc网页，2012年。http://www.mcs.anl.gov/petsc。；
[7] 唐纳德·巴什福德和马丁·卡普拉斯。蛋白质中离子化基团的pKa：来自连续静电模型的原子细节。生物化学，29（44）：10219-102251990。；
[8] C.Bertonati、B.Honig和E.Alexov。非特异性盐对蛋白质结合自由能影响的Poisson-Boltzmann计算。生物物理杂志，92（6）：1891-18992007。；
[9] Kenneth J Breslauer、David P Remeta、Wan-Yin Chou、Robert Ferrante、James Curry、Denise Zaunczkowski、Jamess G Snyder和Luis A Marky。药物DNA结合研究中的焓能补偿。《美国国家科学院院刊》，84（24）：8922-89261987。；
[10] D.Chen、Z.Chen、C.Chen、W.Geng和G.Wei。MIBPB：静电分析软件包。计算化学杂志，32（4）：756-7702011。；
[11] L.Chen、M.J.Holst和J.Xu。非线性Poisson-Boltzmann方程的有限元近似。SIAM数值分析杂志，45（6）：2298-2320，2007·Zbl 1152.65478号
[12] I.L.Chern、J.G.Liu和W.C.Wang。准确评估溶液中大分子的静电。分析方法与应用，10（2）：309-3282003·1099.92500兹罗提
[13] M.E.Davis、J.D.Madura、B.A.Luty和J.A.McCamon。溶液中分子的静电和扩散：休斯顿大学Browian动力学项目的模拟。公司。物理。Comm.，62:187-1971991年。；
[14] M.E.Davis和J.A.McCammon。求解有限差分线性化泊松-玻耳兹曼方程：松弛法和共轭梯度法的比较。J.公司。化学。，1989年10月86-391日。；
[15] J.E.Dennis，Jr.和R.B.Schnabel。无约束优化和非线性方程的数值方法，应用数学经典第16卷。SIAM，宾夕法尼亚州费城，1996年·兹伯利0847.65038
[16] T.J.Dolinsky、J.E.Nielsen、J.A.McCammon和N.A.Baker。PDB2PQR：用于设置泊松-玻尔兹曼静电计算的自动管道。核酸研究，32（增刊2）：W6652004。；
[17] David Eisenberg和Andrew D McLachlan。蛋白质折叠和结合中的溶解能。《自然》，319:199-2031986。；
[18] Marcia O Fenley、Robert C Harris、B Jayaram和Alexander H Boschitsch。使用泊松-玻尔兹曼方法重新审视阳离子沟槽结合药物与DNA的关联。生物物理杂志，99（3）：879-8862010。；
[19] F.Fogolari、A.Brigo和H.Molinari。生物分子静电的泊松-玻尔兹曼方程：结构生物学的工具。J.分子识别。，15(6):377-392, 2002.;
[20] C.加西亚-加西亚和D.E.德雷珀。肽-RNA复合物中的静电相互作用。分子生物学杂志。，331(1):75-88, 2003.;
[21] 耿伟华和罗伯特·克拉斯尼。用于溶剂化生物分子静电的树形加速边界积分Poisson-Boltzmann解算器。J.计算。物理。，247:62-78, 2013.; ·Zbl 1349.78084号
[22] 耿伟华、余思宁和魏国伟。隐式溶剂模型中电荷奇异性的处理。化学物理杂志，127（11）：1141062007。；
[23] M.K.Gilson、A.Rashin、R.Fine和B.Honig。蛋白质中静电相互作用的计算。分子生物学杂志，184（3）：503-5161985。；
[24] M.Holst、N.Baker和F.Wang。泊松-玻耳兹曼方程的自适应多级有限元解I：算法和示例。J.计算。化学。，21:1319-1342, 2000.;
[25] M.Holst、J.A.McCammon、Z.Yu、Y.Zhou和Y.Zhu。泊松-玻尔兹曼方程的自适应有限元建模技术。计算物理学通讯，11（1）：179-2142012·Zbl 1373.82077号
[26] B.Honig和A.Nicholls。生物学和化学中的经典静电学。《科学》，268:1144-11491995年5月。；
[27] W.Humphrey、A.Dalke和K.Schulten。VMD：视觉分子动力学。分子图形学杂志，14（1）：33-381996。；
[28] R.M.Jackson和M.J.E.Sternberg。蛋白质相互作用的连续模型：对接问题的应用。分子生物学杂志，250（2）：258-2751995。；
[29] 姜瑜（Y.Jiang）、应俊杰（J.Ying）和谢德华（D.Xie）。球形溶质区蛋白质的泊松-玻尔兹曼方程检验模型及其应用。分子基础数学生物学，2:86-972014。开放存取·Zbl 1347.92006年
[30] Sunhwan Jo、Miklos Vargyas、Judit Vasko-Szedlar、Benoìt Roux和Wonpil Im。用于在线显示生物分子静电势的PBEQ解决方案。核酸研究，36（增刊2）：W270-W2752008。；
[31] 约翰·柯克伍德（John G Kirkwood）和雅克·波里耶（Jacques C Poirier）。强电解质Debye-hüekel理论的统计力学基础。物理化学杂志，58（8）：591-5961954。；
[32] Isaac Klapper、Ray Hagstrom、Richard Fine、Kim Sharp和Barry Honig。聚焦铜锌超氧化物歧化酶活性部位的电场：离子强度和氨基酸修饰的影响。蛋白质：结构、功能和生物信息学，1（1）：47-591986。；
[33] 列夫·戴维多维奇·兰道（Lev Davidovich Landau）和EM Lifshitz。统计物理，第一部分，理论物理课程，5:4681980。；
[34] J.Li和D.Xie。一种有效的最小化协议，用于求解离子溶剂中生物分子的尺寸修正泊松-玻耳兹曼方程。国际数值分析与建模杂志，12（2）：286-301，2015·Zbl 1343.92161号
[35] J.Li和D.Xie。一种新的线性Poisson-Boltzmann方程和有限元解的分解方法。数学科学传播，13（2）：315-3252015。国际出版社·兹比尔1327.65124
[36] 刘田田，陈敏新，吕本硕。分子高斯曲面的参数化和曲面网格生成的比较研究。分子建模杂志，21（5）：1-142015·Zbl 1393.65027号
[37] A.Logg、K.-A.Mardal和G.N.Wells，编辑。《有限元法自动求解微分方程》，《计算科学与工程讲义》第84卷，施普林格出版社，2012年·Zbl 1247.65105号
[38] B.Lu、Y.Zhou、M.J.Holst和J.A.McCammon。生物物理应用中泊松-玻尔兹曼方程数值方法的最新进展。Commun公司。计算。物理。，3(5):973-1009, 2008.; ·Zbl 1186.92005号
[39] 陆本硕（Benzhao Lu）、郑晓林（Xiaolin Cheng）和J Andrew McCammon（J Andrew-Mcammon）。“新版快速多极方法”加速了生物分子系统中的静电计算。计算物理杂志，226（2）：1348-13662007·2007年11月11日
[40] Ray Luo、Laurent David和Michael K Gilson。静态和动态系统的加速泊松-玻尔兹曼计算。计算化学杂志，23（13）：1244-12532002。；
[41] 杰拉尔德·曼宁。聚电解质溶液的分子理论及其对多核苷酸静电性质的应用。生物物理学季刊，11（02）：179-2461978。；
[42] 维诺德·米斯拉（Vinod K Misra）、金·夏普（Kim A Sharp）、理查德·弗里德曼（Richard A Friedman）和巴里·霍尼格（Barry Honig）。盐对配体-DNA结合的影响：小沟槽结合抗生素。《分子生物学杂志》，238（2）：245-2631994。；
[43] Jens Erik Nielsen和J Andrew McCammon。计算酶活性位点的pKa值。蛋白质科学，12（9）：1894-19012003。；
[44] J.Nocedal和S.Wright。数值优化。《Springer运筹学与金融工程丛书》，Springer出版社，纽约，第二版，2006年·Zbl 1104.65059号
[45] 迈克尔·J·波特、迈克尔·K·吉尔森和J·安德鲁·麦卡蒙。用连续静电计算预测小分子pKa。美国化学学会杂志，116（22）：10298-102991994。；
[46] 任鹏宇（Pengyu Ren）、春杰伦（Jaehun Chun）、丹尼斯·G·托马斯（Dennis G Thomas）、迈克尔·J·施尼德斯（Michael J Schnieders）、马塞洛·马鲁乔（Marcelo Marucho）、张嘉靖（Jiajing Zhang。生物分子静电和溶剂化：一个计算视角。生物物理季刊，45（04）：427-4912012。；
[47] W.Rocchia、E.Alexov和B.Honig。扩展非线性泊松-玻耳兹曼方程的适用性：多重介电常数和多价离子。《物理学杂志》。化学。B、 105:6507-6514，2001年。；
[48] B.Roux和T.Simonson。隐式溶剂模型。生物物理学。化学。，78:1-20, 1999.;
[49] W.鲁丁。功能分析。McGraw-Hill，纽约，第二版，1991年·Zbl 0867.46001号
[50] Subhra Sarkar、ShawnWitham、Jie Zhang、Maxim Zheirovskyy、Walter Rocchia和Emil Alexov。Delphi网络服务器：一个用于生物大分子及其复合物静电计算的综合在线套件。计算物理中的通信，13（1）：2692013·Zbl 1373.92003年
[51] Schrödinger，LLC.PyMOL分子图形系统，版本1.3r1。2010年8月。；
[52] D.Sitkoff、K.A Sharp和B.Honig。使用宏观溶剂模型精确计算水合自由能。《物理学杂志》。化学。，98(7):1978-1988, 1994.;
[53] N.Smith、S.Witham、S.Sarkar、J.Zhang、L.Li、C.Li和E.Alexov。DelPhi网络服务器v2：将原子风格的几何图形合并到计算协议中。生物信息学，28（12）：1655-16572012。；
[54] C.坦福德。高分子物理化学。约翰·威利父子公司，纽约州纽约市，1961年。；
[55] 萨米尔·尤尼（Samir Unni）、黄勇（Yong Huang）、罗伯特·汉森（Robert M Hanson）、马尔科姆·托拜厄斯（Malcolm Tobias）、斯里拉姆·克里希南（Sriram Krishnan）、威尔弗雷德·李维（Wilfred W Li）、延斯·尼尔森（Jens E Nielsen）。使用APBS和PDB2PQR进行静电计算的Web服务器和服务。J.计算。化学。，32(7):1488- 1491, 2011.;
[56] J.A.Wagoner和N.A.Baker。评估非极性平均溶剂化力的隐式模型：色散和体积项的重要性。《美国国家科学院院刊》，103（22）：83312006。；
[57] 王长浩、王军、蔡琴、李志林、赵洪凯和罗雷。探索生物分子模拟的精确泊松-玻尔兹曼方法。计算与理论化学，1024:34-442013。；
[58] Philip Weetman、Saul Goldman和CG Gray。使用泊松-玻尔兹曼方程估计生物离子通道电介质模型的静电自由能垒。物理化学杂志B，101（31）：6073-60781997。；
[59] D.谢。生物分子静电计算中泊松-玻耳兹曼方程的新的解分解和最小化方案。J.计算。物理。，275:294-309, 2014.; ·Zbl 1349.78077号
[60] D.Xie、Y.Jiang、P.Brune和L.R.Scott。非局部介质连续模型的快速求解器。SIAM J.科学。计算。，34（2）：B107-B1262012·Zbl 1260.78016号
[61] D.Xie、Y.Jiang和L.R.Scott。离子溶剂中蛋白质非局部介电模型的高效算法。SIAM J.科学。计算。，38:B1267-12842013年·Zbl 1287.35092号
[62] D.Xie和S.Zhou。求解非线性泊松-玻耳兹曼迫击炮有限元方程的一种新的最小化算法。比特数数学。，47:853-8712007年·Zbl 1147.65096号
[63] 谢德轩，李娇。离子溶剂中蛋白质静电自由能最小化和泊松-玻尔兹曼方程的新分析。非线性分析：真实世界应用，21:185-1962015·Zbl 1298.78036号
[64] 董旭和杨章。利用欧氏距离变换生成三角形大分子表面。《公共科学图书馆·综合》，4（12）：e81402009。；
[65] J.Ying和D.Xie。一种计算离子溶剂化生物分子静电的新的有限元和有限差分混合方法。《计算物理杂志》，298:636-6512015·Zbl 1349.78103号
[66] Z.Yu、M.J.Holst、Y.Cheng和J.A.McCammon。用于分子形状建模和模拟的保持特征的自适应网格生成。分子图形与建模杂志，26（8）：1370-1380，2008。；
[67] Y.C.Zhou、M.Holst和J.A.McCammon。静电力引起的大分子构象变化的非线性弹性模型。数学分析与应用杂志，340（1）：135-1642008·Zbl 1128.74013号
[68] Z.Zhou、P.Payne、M.Vasquez、N.Kuhn和M.Levitt。泊松-玻耳兹曼方程的有限差分解：自能的完全消除。计算化学杂志，17（11）：1344-13511996。；
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