清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Simulations of Pore Formation in Lipid Membranes: Reaction Coordinates, Convergence, Hysteresis, and Finite-Size Effects

反作用坐标 分子动力学 化学物理 化学 跨膜蛋白 脂质双层 能源景观 材料科学 计算化学 生物化学 受体
作者
Neha Awasthi,Jochen S. Hub
出处
期刊:Journal of Chemical Theory and Computation [American Chemical Society]
卷期号:12 (7): 3261-3269 被引量:77
标识
DOI:10.1021/acs.jctc.6b00369
摘要

Transmembrane pores play an important role in various biophysical processes such as membrane permeation, membrane fusion, and antimicrobial peptide activity. In principal, all-atom molecular dynamics (MD) simulations provide an accurate model of pore formation in lipid membranes. However, the free energy landscape of transmembrane pore formation remains poorly understood, partly because potential of mean force (PMF) calculations of pore formation strongly depend on the choice of the reaction coordinate. In this study, we used umbrella sampling to compute PMFs for pore formation using three different reaction coordinates, namely, (i) a coordinate that steers the lipids in the lateral direction away from the pore center, (ii) the distance of a single lipid phosphate group from the membrane center, and (iii) the average water density inside a membrane-spanning cylinder. Our results show that while the three reaction coordinates efficiently form pores in membranes, they suffer from strong hysteresis between pore-opening and pore-closing simulations, suggesting that they do not restrain the systems close to the transition state for pore formation. The two reaction coordinates that act via restraining the lipids lead to more pronounced hysteresis compared with the coordinate acting on the water molecules. By comparing PMFs computed from membranes with different numbers of lipids, we observed significant artifacts from the periodic boundary conditions in small simulation systems. Further analysis suggests that the formation and disruption of a continuous hydrogen-bonding network across the membrane corresponds to the transition state for pore formation. Our study provides molecular insights into the critical steps of transmembrane pore formation, and it may guide the development of efficient reaction coordinates for pore formation.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
聪慧的怀绿完成签到,获得积分10
3秒前
33秒前
HHM发布了新的文献求助10
37秒前
46秒前
51秒前
HHM发布了新的文献求助10
52秒前
shhoing应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
Arthur完成签到,获得积分10
1分钟前
一天完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Balance Man完成签到 ,获得积分0
1分钟前
bing完成签到,获得积分10
2分钟前
bing发布了新的文献求助10
2分钟前
nick完成签到,获得积分10
2分钟前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
3分钟前
3分钟前
Omni完成签到 ,获得积分10
3分钟前
披着羊皮的狼完成签到 ,获得积分10
3分钟前
sunialnd完成签到,获得积分10
4分钟前
4分钟前
didididm发布了新的文献求助10
4分钟前
shhoing应助科研通管家采纳,获得10
5分钟前
HHM完成签到,获得积分10
5分钟前
tianshanfeihe完成签到 ,获得积分10
5分钟前
didididm完成签到,获得积分10
5分钟前
所所应助npknpk采纳,获得10
5分钟前
吴静完成签到 ,获得积分10
5分钟前
王贤平完成签到,获得积分10
5分钟前
笔墨纸砚完成签到 ,获得积分10
6分钟前
111完成签到 ,获得积分10
6分钟前
shhoing应助科研通管家采纳,获得10
7分钟前
抚琴祛魅完成签到 ,获得积分10
7分钟前
shhoing应助科研通管家采纳,获得10
7分钟前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
7分钟前
虞无声完成签到,获得积分10
7分钟前
shhoing应助科研通管家采纳,获得10
9分钟前
10分钟前
Becky完成签到 ,获得积分10
10分钟前
jfc完成签到 ,获得积分10
10分钟前
shhoing应助科研通管家采纳,获得10
11分钟前
CJY完成签到 ,获得积分10
11分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1621
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 800
King Tyrant 600
A Guide to Genetic Counseling, 3rd Edition 500
Laryngeal Mask Anesthesia: Principles and Practice. 2nd ed 500
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5561600
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4646663
关于积分的说明 14678795
捐赠科研通 4588007
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2517273
邀请新用户注册赠送积分活动 1490557
关于科研通互助平台的介绍 1461590