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第条

蛋白质及其组装体力学和构象变化的无网格方法

安库什阿加瓦尔¹，Jiun-Shyan Chen²，威廉·S·克鲁格^三

1德克萨斯大学奥斯汀分校计算工程与科学研究所，德克萨斯州78712
2加州大学圣地亚哥分校结构工程系
三加州大学洛杉矶分校机械与航空航天工程系，加利福尼亚州90095

工程与科学中的计算机建模 2014,98(1), 69-99.https://doi.org/10.3970/cmes.2014.098.069

摘要

蛋白质的机械特性在其生物功能中起着重要作用。例如，微管携带大量负荷在细胞内运输细胞器，病毒外壳在成熟过程中会发生形状和机械特性的变化，从而影响其传染性。包括连续体弹性在内的各种理论模型已被应用于研究这些结构特性，并取得了显著的成功。但是，以前的框架在原子描述和连续描述之间缺乏联系。在这里，这是通过开发一个基于再生核形状函数的无网格框架来实现的，用于蛋白质结构的大变形力学。通过将小蛋白质的热波动与已建立的弹性网络模型进行比较，验证了该框架。为了证明该框架的可用性，还提出了其他几个问题的解决方案。模拟了病毒壳在原子力显微镜针尖下对压痕的响应，并与有限元结果进行了比较。最后，通过计算与构象运动相关的变形/应变，分析了病毒的大规模构象变化。在提高数值分析效率的同时，观察到与先前公布的结果非常一致。此外，这些结果为蛋白质的连续行为以及计算其机械性能所需的几何细节的最佳数量提供了见解。

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关键词

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