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穆林;夏，科林;魏国伟

使用分子刚性函数的几何和静电建模。 （英语） Zbl 1349.92031号

J.计算。申请。数学。 313, 18-37 (2017).
摘要：几何和静电建模是计算生物物理学和分子生物学的重要组成部分。常用的几何表示法允许几何奇异性，如尖端、尖端和自相交面，这会导致分子建模中的计算不稳定。本工作探索了柔性和刚性指数（FRI）在蛋白质B因子预测中的优越性，用于生物分子几何表示和相关静电分析。FRI刚性表面没有几何奇点。我们提出了一个用于生物分子静电分析的基于刚度的泊松-玻耳兹曼方程。我们的表面和静电建模方法通过一组21个蛋白质进行了验证。我们的结果与已建立的方法进行了比较。最后，由于FRI刚性函数具有光滑性和解析可微性，它提供了出色的曲率分析，可以表征蛋白质表面的凹凸区域。利用最小曲率和静电势的乘积构造的极化曲率可以预测潜在的蛋白质结合位点。

MSC公司：

92C05型 生物物理学
92C40型 生物化学、分子生物学
81V10型 电磁相互作用；量子电动力学
78A30型 静电和磁力静力学

关键词：

柔性刚度指数;刚性函数;分子表面;曲率

软件：

MIBPB公司;TMSmesh公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{L.Mu}等人，《计算杂志》。申请。数学。313、18-37（2017；Zbl 1349.92031）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Wei，G.W.，基于微分几何的多尺度模型，Bull。数学。《生物学》，721562-1622（2010）·Zbl 1198.92001号
[2] 冯欣；夏可林；童一英；魏国伟，亚细胞结构、细胞器和大型多蛋白复合物的几何建模，国际期刊。方法生物识别。工程，28，1198-1223（2012）
[3] X·冯。；Xia，K.L。；Tong，Y.Y。；Wei，G.W.，高分子的多尺度几何建模II：拉格朗日表示，J.Compute。化学。，34, 2100-2120 (2013)
[4] Xia，K.L。；X·冯。；Tong，Y.Y。；Wei，G.W.，《大分子的多尺度几何建模：笛卡尔表示》，J.Compute。物理。，275, 912-936 (2014) ·兹比尔1349.92016
[5] 于振英。；霍尔斯特，M。；Cheng，Y。；McCammon，J.A.，《分子形状建模和模拟的特征保持自适应网格生成》，J.Mol.Graphics Model。，26, 1370-1380 (2008)
[6] 彼得雷，D。；Honig，B.，GRASP2：大分子结构和序列的可视化、表面特性和静电学，《酶学方法》。，374, 492-509 (2003)
[7] Rocchia，W。；Sridharan，S。；尼科尔斯，A。；Alexov，E。；Chiabrera，A。；Honig，B.，《分子表面的快速网格构建和使用诱导表面电荷计算反应场能量：分子系统和几何物体的应用》，J.Compute。化学。，23, 128-137 (2002)
[8] Decherchi，S。；Rocchia，W.，一种用于纳米级三角剖分曲面的通用且稳健的基于光线投射的算法，《公共科学图书馆·综合》，8，e59744（2013）
[9] Xia，K.L。；Opron，K。；Wei，G.W.，《多尺度多物理和多域模型——灵活性和刚性》，J.Chem。物理。，139，第194109条pp.（2013）
[10] Corey，R.B。；Pauling，L.，氨基酸、肽和蛋白质的分子模型，《科学评论》。仪器。，24, 621-627 (1953)
[11] Koltun，W.L.，《精确空间填充原子模型》，生物聚合物，3667-679（1965）
[12] Rubin，B.，高分子骨架模型，酶学方法。，115, 391-397 (1985)
[13] Lee，B。；Richards，F.M.，《蛋白质结构的解释：静态可及性的估计》，《分子生物学杂志》。，55, 3, 379-400 (1971)
[14] Connolly，M.L.，《分子建模的深度缓冲算法》，J.Mol.Graphics，319-24（1985）
[15] Richards，F.M.，《面积、体积、包装和蛋白质结构》，年。生物物理学评论。生物工程。，6, 1, 151-176 (1977)
[16] 克劳利，P.B。；Golovin，A.，蛋白质-蛋白质界面中的阳离子-pi相互作用，蛋白质-结构。功能。生物信息。，59231-239（2005年）
[17] 孢子，R.S。；Record，M.T.，蛋白质与dna的局部折叠与位点特异性结合的耦合，《科学》，263777-784（1994）
[18] 库恩，洛杉矶。；Siani，医学硕士。；皮克，M.E。；费希尔，C.L。；Getzoff，医学博士。；Tainer，J.A.，《通过表面可及性和分形密度测量揭示的蛋白质表面形貌和结合水分子的相互依赖性》，J.Mol.Biol。，228, 13-22 (1992)
[19] Dragan，A.I。；里德，C.M。；马克耶娃，E.N。；伊利诺伊州米尔戈蒂纳。；丘吉尔，M.E.A。；Crane-Robinson，C。；Privalov，P.L.，Dna结合和hmg盒弯曲：特异性的能量决定因素，分子生物学杂志。，343, 371-393 (2004)
[20] Jackson，R.M。；Sternberg，M.J.，Dna结合和hmg盒弯曲：特异性的能量决定因素，分子生物学杂志。，250, 258-275 (1995)
[21] 利卡塔，V.J。；Allewell，N.M.，大肠杆菌天冬氨酸转氨酶及其催化亚单位中功能相关的水合变化，《生物化学》，36，10161-10167（1997）
[22] Bergstrom，C.A.S。；斯特拉福德，M。；Lazorova，L。；Avdeef，A。；卢瑟曼，K。；Artursson，P.，《基于分子表面性质的口服药物吸收分类》，J.Med.Chem。，46, 558-570 (2003)
[23] Baker，N.A.，《改进隐式溶剂模拟：以泊松为中心的观点》，Curr。操作。结构。生物学，15，2，137-143（2005）
[24] 陈，段；陈，战；陈长军；Geng，W.H。；Wei，G.W.，MIBPB：静电分析软件包，J.Compute。化学。，32, 657-670 (2011)
[25] Geng，W。；Wei，G.W.，使用匹配界面和边界方法的多尺度分子动力学，J.Comput。物理。，230, 2, 435-457 (2011) ·Zbl 1246.82028号
[26] 郑琼；陈，段；Wei，G.W.，离子传输的二阶泊松-能斯特-普朗克解算器，J.Compute。物理。，230, 5239-5262 (2011) ·兹比尔1222.82073
[27] 郑琼；Wei，G.W.，Poisson-Boltzmann-Nernst-Planck模型，J.Chem。物理。，134，第194101条pp.（2011）
[28] 陈文宇；郑建民；蔡毅瑜，利用均匀解对分子表面进行核建模，计算机。辅助设计。，4267-278（2010年）
[29] 桑纳，M.F。；奥尔森·A·J。；Spehner，J.C.，《简化表面：计算分子表面的有效方法》，《生物聚合物》，38，305-320（1996）
[30] Chan，S.L。；Purisima，E.O.，使用行进四面体生成分子表面，J.Compute。化学。，11, 1268-1277 (1998)
[31] Sridharan，S。；Nicholls，A.R。；Honig，B.，Sims:光滑不变分子表面的计算，生物物理学。J.，73，722-732（1997）
[32] Grant，J.A。；Pickup，B.T.，《分子形状的高斯描述》，J.Phys。化学。，99, 3503-3510 (1995)
[33] Giard，J。；Macq，B.，《通过过滤电子密度图生成分子表面网格》，《国际生物医学杂志》。成像，2010，923780，：9（2010）
[34] 陈敏新；Lu，Benzhuo，Tmsmesh：一种使用跟踪技术生成分子表面网格的稳健方法，J.Chem。理论计算。，7, 203-212 (2011)
[35] 郑琦。；Yang，S.Y。；Wei，G.W.，使用PDE变换生成分子表面，国际期刊数字。方法生物识别。工程，28，291-316（2012）·Zbl 1244.92024号
[36] 帕金斯，T.D.J。；米尔斯，J.E.J。；Dean，P.M.，叠加柔性异种分子的分子表面体积和性质匹配，J.Compute。辅助分子设计。，9, 479-490 (1998)
[37] 郑和龙；Shi，Xinwei，使用球的有限并集生成分子皮肤表面的优质网格，计算。地理。，42, 196-206 (2009) ·兹比尔1158.65014
[38] Max，N.L。；Getzoff，E.D.，球谐分子表面，IEEE计算。图表。申请。，8，42-50（1988年）
[39] 海登，W。；Moeckel，G。；Brickmann，J.，一种分析和显示分子表面局部亲脂性/亲水性的新方法，J.Comput-辅助分子设计。，7, 503-514 (1993)
[40] Gong，L.D。；Yang，Z.Z.，《分子表面积和体积的研究：由分子面理论定义和计算》，J.Compute。化学。，31, 2098-2108 (2010)
[43] 贝茨，P.W。；魏国伟。；赵珊，最小分子表面及其应用，J.Compute。化学。，29, 3, 380-391 (2008)
[44] 魏国伟；郑琼；陈，战；Xia，Kelin，电荷传输的变分多尺度模型，SIAM Rev.，54，4，699-754（2012）·Zbl 1306.92021号
[45] 魏国伟，《多尺度、多物理和多域模型I：基础理论》，J.Theor。计算。化学。，12, 8, 1341006 (2013)
[46] Chen，Z。；贝克，N.A。；Wei，G.W.，《基于微分几何的溶剂化模型I：欧拉公式》，J.Compute。物理。，229, 8231-8258 (2010) ·Zbl 1229.92030号
[47] Chen，Z。；贝克，N.A。；Wei，G.W.，《基于微分几何的溶剂化模型II：拉格朗日公式》，J.Math。生物学，63，1139-1200（2011）·Zbl 1284.92025号
[48] Chen，Z。；Wei，G.W.，《基于微分几何的溶剂化模型III：量子公式》，J.Chem。物理。，135，第194108条pp.（2011）
[49] Jan J.，Koenderink。；van Doorn，Andrea J.，《表面形状和曲率尺度》，《图像视觉》。计算。，10, 8, 557-564 (1992)
[50] Cipriano，G。；菲利普斯，G.N。；Gleicher，M.，多尺度表面描述符，IEEE Trans。视觉。计算。图形，151201-1208（2009）
[51] 克里斯托弗·奥普龙；Xia，K.L。；Wei，G.W.，《通信：捕获蛋白质多尺度热波动》，J.Chem。物理。，142, 211101 (2015)
[52] Opron，K。；Xia，K.L。；Wei，G.W.，蛋白质柔韧性和波动分析的快速各向异性柔韧性-刚性指数，J.Chem。物理。，140，第234105条pp.（2014）
[53] 巴哈，I。；Atilgan，A.R。；Erman，B.，使用单参数谐波电位直接评估蛋白质的热波动，Fold。设计。，2173-181（1997年）
[54] 巴哈，I。；Atilgan，A.R。；Demirel，M.C。；Erman，B.，《蛋白质的振动动力学：慢模式和快模式在功能和稳定性方面的意义》，Phys。修订稿。，80, 2733-2736 (1998)
[55] Xia，K.L。；Opron，K。；Wei，G.W.，多尺度高斯网络模型（mgnm）和多尺度各向异性网络模型（manm），J.Chem。物理学。(2015)
[56] Xia，K.L。；赵Z.X。；Wei，G.W.，多分辨率拓扑简化，J.Compute。生物学，22，1-5（2015）
[57] Xia，K.L。；赵Z.X。；Wei，G.W.，超大生物分子数据集的多分辨率持久同源性，J.Chem。物理。，143，第134103条pp.（2015）
[58] Wei，G.W.，使用离散奇异卷积核生成的小波，J.Phys。A： 数学。Gen.，33，8577-8596（2000）·Zbl 0961.42019号
[59] 艾伦，M.P。；Tildesley，D.J.，《液体的计算机模拟》（1987），克拉伦登出版社：牛津克拉伦登出版公司·Zbl 0703.68099号
[60] Holst，Michael J.，《泊松-玻尔兹曼方程：分析和多级数值解》（1994），伊利诺伊大学厄本纳-香槟分校数值计算小组（博士论文）
[61] 耿伟华；于锡宁；Wei，G.W.，隐式溶剂模型中电荷奇异性的处理，J.Chem。物理。，127，第114106条pp.（2007）
[62] 于锡宁；Wei，G.W.，处理几何奇异性的三维匹配界面和边界（mib）方法，J.Compute。物理。，2271602-632（2007年）·Zbl 1128.65103号
[63] Yu，S.N。；Geng，W.H。；Wei，G.W.，隐式溶剂模型中几何奇点的处理，J.Chem。物理。，第126条，第244108页（2007年）
[64] 周Y.C。；赵珊；Michael Feig；Wei，G.W.，具有不连续系数和奇异源的椭圆方程的高阶匹配界面和边界方法，J.Comput。物理。，213, 1, 1-30 (2006) ·Zbl 1089.65117号
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