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MARTINI

Martini es un campo de fuerza de grano grueso (CG) desarrollado por Marrink y colaboradores en la Universidad de Groningen , desarrollado inicialmente en 2004 para la simulación...

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Martini es un campo de fuerza de grano grueso (CG) desarrollado por Marrink y colaboradores en la Universidad de Groningen , desarrollado inicialmente en 2004 para la simulación de dinámica molecular de lípidos, [ 1 ] y posteriormente (2007) extendido a diversas otras moléculas. El campo de fuerza aplica un mapeo de cuatro átomos pesados ​​a un sitio de interacción CG y está parametrizado con el objetivo de reproducir propiedades termodinámicas. [ 2 ]

En 2021 se publicó una nueva versión del campo de fuerza, denominada Martini 3. [ 3 ]

Descripción general

Para el campo de fuerza Martini se han definido 4 categorías de esferas: Q (cargadas), P (polares), N (no polares) y C (apolares). Estos tipos de esferas se dividen a su vez en 4 o 5 niveles diferentes, lo que da un total de 20 tipos de esferas. [ 2 ] Para las interacciones entre las esferas, se definen 10 niveles de interacción diferentes (O-IX). Las esferas se pueden usar en tamaño normal (mapeo 4:1), tamaño S (pequeño, mapeo 3:1) o tamaño T (diminuto, mapeo 2:1). Las partículas S se usan principalmente en estructuras de anillo, mientras que las partículas T se usan actualmente solo en ácidos nucleicos. Las interacciones enlazadas (enlaces, ángulos, diedros e impropios) se derivan de simulaciones atomísticas de estructuras cristalinas. [ 2 ]

Usar

El campo de fuerza Martini se ha convertido en uno de los campos de fuerza de grano grueso más utilizados en el campo de las simulaciones de dinámica molecular para biomoléculas . Los artículos originales de 2004 y 2007 han sido citados 1850 y 3400 veces, respectivamente. [ 4 ] El campo de fuerza se ha implementado en tres códigos de simulación principales: GROningen MAchine for Chemical Simulations ( GROMACS ), GROningen MOlecular Simulation ( GROMOS ) y Nanoscale Molecular Dynamics ( NAMD ). Éxitos notables son las simulaciones del comportamiento de agrupamiento de la sintaxina-1A , [ 5 ] las simulaciones de la apertura de canales mecanosensibles (MscL) [ 6 ] y la simulación de la partición de dominios de péptidos de membrana . [ 7 ]

Conjuntos de parámetros

Lípidos

Los trabajos iniciales [ 1 ] [ 2 ] contenían parámetros para agua , alcanos simples , disolventes orgánicos , tensioactivos , una amplia gama de lípidos y colesterol . Reproducen semicuantitativamente el comportamiento de fase de bicapas con otras propiedades de bicapa y un comportamiento de bicapa más complejo. [ 8 ]

Proteínas

Monticelli et al . [ 9 ] introdujeron parámetros compatibles para proteínas. Los elementos de estructura secundaria, como las hélices alfa y las láminas beta (láminas β), están restringidos. Las proteínas Martini se simulan a menudo en combinación con una red elástica, como Elnedyn, [ 10 ] para mantener la estructura general. Sin embargo, el uso de la red elástica restringe el uso del campo de fuerza Martini para el estudio de grandes cambios conformacionales (por ejemplo, el plegamiento). El enfoque GōMartini introducido por Poma et al. [ 11 ] elimina esta limitación.

Carbohidratos

Los parámetros compatibles se publicaron en 2009. [ 12 ]

Ácidos nucleicos

Se publicaron parámetros compatibles para ADN en 2015 [ 13 ] y para ARN en 2017. [ 14 ]

Otro

Los parámetros para otras moléculas diferentes, incluidas las nanopartículas de carbono, [ 15 ] líquidos iónicos, [ 16 ] y varios polímeros, [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] están disponibles en el sitio web de Martini. [ 20 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Marrink, Siewert J.; de Vries, Alex H.; Mark, Alan E. (1 de enero de 2004). "Modelo de grano grueso para simulaciones semicuantitativas de lípidos" . The Journal of Physical Chemistry B. 108 ( 2): 750– 760. doi : 10.1021/jp036508g . hdl : 11370/6f357aca-0e36-4e9f-880c-62a50aff9ccd .
  2. 1 2 3 4 Marrink, Siewert J.; Risselada, H. Jelger; Yefimov, Serge; Tieleman, D. Peter; de Vries, Alex H. (1 de julio de 2007). "El campo de fuerza MARTINI: modelo de grano grueso para simulaciones biomoleculares" . The Journal of Physical Chemistry B. 111 ( 27): 7812– 7824. doi : 10.1021/jp071097f . hdl : 11370/5bdbbb23-2e1a-48a4-8c27-e1b8c28d74d6 . PMID 17569554 . 
  3. ↑ Souza, Paulo CT; Alessandri, Riccardo; Barnoud, Jonathan; Thallmair, Sebastian; et al. (29 de marzo de 2021). "Martini 3: un campo de fuerza de propósito general para dinámica molecular de grano grueso" . Nature Methods . 18 (4): 382– 388. doi : 10.1038/s41592-021-01098-3 . hdl : 10138/334681 . PMID 33782607. S2CID 232421378 .   
  4. ↑ Google Académico, 14 de octubre de 2019, https://scholar.google.com/citations?hl=nl&user=UalQWxIAAAAJ
  5. ↑ van den Bogaart, Geert; Meyenberg, Karsten; Risselada, H. Jelger; Amín, Hayder; Willig, Katrin I.; Hubrich, Bárbara E.; Dier, Markus; Demonios, Stefan W.; Grubmüller, Helmut; Diederichsen, Ulf; Jahn, Reinhard (24 de noviembre de 2011). "Secuestro de proteínas de membrana mediante interacciones proteína iónica-lípidos" . Naturaleza . 479 (7374): 552– 555. Bibcode : 2011Natur.479..552V . doi : 10.1038/naturaleza10545 . PMC 3409895 . PMID 22020284 .  
  6. ↑ louhivuori, Martti; Risselada, HJ; Van Der Giessen, E.; Marrink, SJ (16 de noviembre de 2010). " Liberación de contenido a través de compuertas mecanosensibles en liposomas presurizados" . Proc Natl Acad Sci USA . 107 (46): 19856– 19860. Bibcode : 2010PNAS..10719856L . doi : 10.1073/pnas.1001316107 . PMC 2993341. PMID 21041677 .  
  7. ↑ Schäfer, Lars V.; De Jong, DH; Holt, A.; Rzepiela, AJ; De Vries, AH; Poolman, B.; Killian, JA; Marrink, SJ (25 de enero de 2011). "El empaquetamiento lipídico impulsa la segregación de hélices transmembrana en dominios lipídicos desordenados en membranas modelo" . Proc Natl Acad Sci USA . 108 (4): 1343– 1348. Bibcode : 2011PNAS..108.1343S . doi : 10.1073/pnas.1009362108 . PMC 3029762. PMID 21205902 .  
  8. ↑ Risselada, HJ; Marrink, SJ (11 de noviembre de 2008). "La cara molecular de las balsas lipídicas en membranas modelo" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 105 (45): 17367– 17372. Bibcode : 2008PNAS..10517367R . doi : 10.1073/pnas.0807527105 . PMC 2579886. PMID 18987307 .  
  9. ↑ Monticelli, Luca; Kandasamy, Senthil K.; Periole, Xavier; Larson, Ronald G.; Tieleman, D. Peter; Marrink, Siewert-Jan (1 de mayo de 2008). "El campo de fuerza de grano grueso MARTINI: extensión a las proteínas". Journal of Chemical Theory and Computation . 4 (5): 819– 834. CiteSeerX 10.1.1.456.7408 . doi : 10.1021/ct700324x . PMID 26621095 .  
  10. ↑ Periole, Xavier; Cavalli, Marco; Marrink, Siewert-Jan; Ceruso, Marco A. (8 de septiembre de 2009). "Combinación de una red elástica con un campo de fuerza molecular de grano grueso: estructura, dinámica y reconocimiento intermolecular". Journal of Chemical Theory and Computation . 5 (9): 2531– 2543. CiteSeerX 10.1.1.537.4531 . doi : 10.1021/ct9002114 . PMID 26616630 .  
  11. ↑ Poma, Adolfo; Cieplak, M.; Theodorakis, PE (24 de febrero de 2017). "Combinación de los enfoques MARTINI y de grano grueso basados ​​en la estructura para los estudios de dinámica molecular de transiciones conformacionales en proteínas" . Journal of Chemical Theory and Computation . 13 (3): 1366– 1374. doi : 10.1021/acs.jctc.6b00986 . PMID 28195464 . 
  12. ↑ López, César A.; Rzepiela, Andrzej J.; de Vries, Alex H.; Dijkhuizen, Lubbert; Hünenberger, Philippe H.; Marrink, Siewert J. (2009). "Campo de fuerza de grano grueso de Martini: extensión a los carbohidratos". J. química. Teoría de la Computación . 5 (12): 3195– 3210. doi : 10.1021/ct900313w . PMID 26602504 . 
  13. ↑ Uusitalo, Jaakko J.; Ingólfsson, Helgi I.; Akhshi, Parisa; Tieleman, D. Peter; Marrink, Siewert J. (2015). "Campo de fuerza de grano grueso de Martini: extensión al ADN" . J. Chem. Theory Comput . 11 (8): 3932– 3945. doi : 10.1021/acs.jctc.5b00286 . hdl : 11370/061ee3fe-ed23-4e8a-a6a2-7753b2c1dd0e . PMID 26574472 . 
  14. ^ Uusitalo, Jaakko J.; Ingólfsson, Helgi I.; Marrink, Siewert J.; Faustino, Ignacio (2017). "Campo de fuerza de grano grueso de Martini: extensión al ARN" . Biofísica. J.​ 113 (2): 246– 256. Código Bib : 2017BpJ...113..246U . doi : 10.1016/j.bpj.2017.05.043 . PMC 5529176 . PMID 28633759 .  
  15. ↑ Monticelli, Luca (2012). "Sobre modelos atomísticos y de grano grueso para el fullereno C60". J. Chem. Theory Comput . 8 (4): 1370– 1378. doi : 10.1021/ct3000102 . PMID 26596752 . 
  16. ↑ Vazquez-Salazar, Luis Itza; Selle, Michele; de ​​Vries, Alex H.; Marrink, Siewert J.; T. Souza, Paulo C. (2020). "Modelos de grano grueso de Martini de líquidos iónicos basados ​​en imidazolio: de la organización nanoestructural a la extracción líquido-líquido" . Green Chemistry . 22 (21). Royal Society of Chemistry: 7376– 7386. doi : 10.1039/D0GC01823F . hdl : 11370/b790f7ed-77fb-4164-9748-53cbca8b4cc4 .
  17. ↑ Lee, H.; Larson, RG (2008). "Estudios de dinámica molecular de grano grueso de la dependencia de la concentración y el tamaño de dendrímeros PAMAM de quinta y séptima generación en la formación de poros en bicapas de DMPC" . The Journal of Physical Chemistry B. 112 ( 26): 7778–7784 . doi : 10.1021/jp802606y . PMC 2504730. PMID 18543869 .  
  18. ^ Rossi, Julia; Monticelli, Luca; Puisto, Sakari R.; Vattulainen, Ilpo; Ala-Nissila, Tapio (2011). "Polímeros de grano grueso con campo de fuerza MARTINI: el poliestireno como caso de referencia". Materia Blanda . 7 (2): 698– 708. Bibcode : 2011SMat....7..698R . doi : 10.1039/C0SM00481B .
  19. ↑ Alessandri, Riccardo; Uusitalo, Jaakko J.; de Vries, Alex H.; Havenith, Remco WA; Marrink, Siewert J. (2017). " Morfologías de heteroestructuras a granel con resolución atómica a partir de simulaciones de evaporación de disolvente de grano grueso" . J. Am. Chem. Soc . 139 (10): 3697– 3705. doi : 10.1021/jacs.6b11717 . PMC 5355903. PMID 28209056 .  
  20. ↑ Sitio web de Martini
  • Sitio web oficial