一种基于有限元表示的分子模拟方法技术

本发明专利技术涉及一种基于有限元表示的分子模拟方法，包括以下步骤：获取生物大分子的空间点云数据做表面三角网格剖分，并生成有限元；取有限元外表面每一个三角形表面的几何中心作为待拟合电荷的位置；通过对有限元大分子周围静电势的拟合得到有限元表面中心的电荷电量，生成的大分子蛋白质周围的静电势；通过对范德华吸引和排斥势能的分别拟合得到有限元表面中心的范德华参数，以模拟蛋白质周围原有的范德华势。本发明专利技术可针对不同的体系选择合适的有限元网格对生物大分子进行三角网格化表示，然后对相关网格表面进行静电范德华参数的拟合，真正实现生物大分子可调节尺度的粗粒化描述。其动力学模拟过程适用于介观尺度的模拟。拟。拟。

【技术实现步骤摘要】
一种基于有限元表示的分子模拟方法


[0001]本专利技术属于生物信息技术，计算和优化方法领域，具体涉及一种有限元表示分子的动力学模拟方法，其核心为有限元表面静电和范德华力场参数的拟合。

技术介绍

[0002]细胞是生命科学和生物医学中最为重要的研究对象，其内部时刻发生着大量分子参与的分子识别、酶催化反应以及跨膜物质输运等复杂物理化学基元过程，进而维持生命体正常功能或者导致疾病。实验研究方面，2014年诺贝尔化学奖授予了超分辨成像技术的先驱研究工作，为生命科学和生物医学研究开辟了新视野，实时成像在空间分辨率上突破了光学衍射极限，最高可以达到纳米尺度，时间分辨率也达到了毫秒尺度，使得我们对于细胞内部发生的复杂生理或病理过程达到了前所未有的精细度。同时，随着X射线晶体衍射，核磁共振以及冷冻电镜等探测蛋白质结构的实验技术发展迅速，大量的复杂生物大分子及其复合物原子分辨率结构被解析出来，但是这些实验技术只能提供单一生物分子或复合物在非生理条件特定状态下的静态结构，很难得到其与功能相关的真实动态行为，无法阐明超分辨成像实验技术在介观尺度下观测到的复杂物理化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有限元表示的分子模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：1)用生物大分子的坐标和范德华半径得到生物大分子的空间点云数据，并针对点云数据做表面三角网格剖分，并生成有限元；2)取有限元外表面每一个三角形表面的几何中心作为待拟合电荷的位置；3)通过对有限元大分子周围静电势的拟合得到有限元表面中心的电荷电量，通过叠加原理生成的大分子蛋白质周围的静电势，以模拟蛋白质周围原有的静电势；4)通过对范德华吸引和排斥势能的分别拟合得到有限元表面中心的范德华参数；根据有限元中心的位置和范德华排斥和吸引参数，通过叠加原理，生成的生物大分子周围的范德华势，以模拟蛋白质周围原有的范德华势。2.根据权利要求1所述的一种基于有限元表示的分子模拟方法，其特征在于，步骤2)具体如下：取有限元每一个外表面三角形(P
i_1
,P
i_2
,P
i_3
)的几何中心作为待拟合电荷的位置O
i
：O
i
＝(P
i_1
+P
i_2
+P
i_3
)/3。3.根据权利要求1所述的一种基于有限元表示的分子模拟方法，其特征在于，步骤3)具体如下：(1)通过tinker软件，生成蛋白质周围的静电势；(2)生成所选离散点与不规则表面蛋白质周围格点的距离矩阵：(3)对距离矩阵进行QR分解，得到上三角矩阵拟合出点电荷的电量4.根据权利要求3所述的一种基于有限元表示的分子模拟方法，其特征在于，所述生成所选离散点与不规则表面蛋白质周围格点的距离矩阵，包括以下步骤：对于每个蛋白质周围的空间点Pos
pot_i
，其电势是由蛋白质表面的离散点电荷...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国辉，张鼎林，李焱，钟青庐，楚慧郢，张跃斌，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：