Модель молекулярной эволюции
Страница 1

При моделировании эволюционного процесса используются следующий алгоритм:[22]

1. Чтобы сконструировать начальную конфигурацию (G = 0), нужно сгенерировать цепь (притяжение между мономерами отсутствует) со случайным распределением Н звеньев. Эта цепь является начальной для данного рассчёта.

2. Готовится набухший полимерный клубок, присваивая параметры eНН и eРР нулю.

3. Складывание цепи происходит при eНН = 2 и данном значении eРР. Эта конформация приходит к равновесию после 4´105 шагов интегрирования.

4. Одна половина звеньев, имеющих наибольшую площадь доступной растворителю (SASA) и одновременно удалённые от центра масс глобулярного ядра, модифицируются в тип Р, остальные звенья, имеющие меньшие значения SASA и находящиеся вблизи центра масс глобулярного ядра превращают в тип Н. Благодаря такому модифицированию последовательность мутирет и переходит в следующую генерацию G ® G + 1. Состав последовательности строго определён, поэтому в цепи N/2 гидрофобных и N/2 гидрофильных звеньев. Чтобы вычислить статистические свойства данной последовательности, производят вычисление теоретико – информационные характеристик.

5. Чтобы вычислить термодинамические и структурные свойства, мы производили усреднение по большому числу шагов интегрирования, t2 = 4´105.

6. Повторяем алгоритм по пунктам 2 – 5 для последней генерации. Это даёт класс глобулярных сополимеров с другой первичной НР структурой.

В нашем исследовании шаги 2 –5 независимо повторяем 20 раз, начиная от различных случайных конформаций и тогда все результаты усредняются по этим расчетам, чтобы статистика была лучше. Каждую траекторию мы можем интерпретировать ряд последовательностей полученных по ходу эволюционного процесса, как различные ветви эволюции, получаемые от начльной конформации. Эти результаты могут быть важны для понимания основных возможностей эволюции последовательности.

Существует два основных различия в методике между алгоритмом предложенным нами и который использовался в статьях [23-25]. Во первых, наша вычислительная схема основана на динамических принципах, в то время как в методе, описанном статьях [23-25], используется стохастическая динамика. Грубо говоря, алгоритм дизайна первичной структуры цепей отбирает те желаемые последовательности, чьи соответствующие конформации имеют наименьшую потенциальную энергию. Ясно, что такой подход позволяет оптимизировать энергию данной конформации,в то время как в нашем подходе энергия не является ограничивающим параметром и может в принципе увеличиваться. Конечно, следует помнить, что наша модель молекулярной эволюции включает стохастическую составляющую. Во вторых, каждый шаг процедуры, использующей метод Монте Карло, является попытка парной замены, заключающаяся в случайном выборе двух звеньев и обмене их между собой (модель «точечных мутаций»). Сущность процедуры модификации, используемой в нашем эксперименте, является химическая модификация всех звеньев, окружённых растворителем. В реальном эксперименте это можно произвести при помощи растворённого реагента. Подчеркнём, что даже единичное модифицирование поверхности глобулы может резко изменять одномерную первичную последовательность цепи. Поэтому число получаемых последовательностей строго ограничено, фактически составляя ничтожную часть всех возможных последовательностей. Таким образом, данный подход существенно отличается по своей сути, физической природе, и также по его экспериментальной осуществимости. Также следует помнить, что последовательности, полученные при помощи этого подхода, не являются уникальными и нативными.

Так как при моделировании требуется существенное количество вычислении, наш анализ ограничивался только равновесными свойствами.

Страницы: 1 2

Смотрите также

Важнейшие представители ароматических аминов
Анилин впервые был получен в результате перегонки индиго с известью (1826г.). В 1842 г. его получил Зинин восстановлением нитробензола. В незначительных количествах содержится в каменноугольной смол ...

Физико-химические свойства серебра
Серебро –  известно человечеству  с древнейших времен. В природе оно встречается как в самородном состояние, так и в виде соединений. Самой распространенной серебряной рудой является серебря ...

Нестехиометрические твердые оксиды - новые vатериалы современной техники
Обычно об открытиях в химии сообщается в специальных периодических изданиях - научных и технических журналах. Немногие из этих сообщений попадают в ежедневные газеты, потому что массовый чи ...