美国物理研究所 冰偏模拟可以检测黄粉虫超活性抗冻蛋白的冰结合位点
信用:Pavithra M
Naullage 某些分子紧紧地结合在冰的表面，形成一个弯曲的界面，可以阻止冰的进一步生长
一些昆虫、植物和海洋生物含有这种类型的蛋白质分子，作为天然防冻剂，使生物体能够承受冷冻温度
在《化学物理杂志》上，科学家报道了一种模拟冰结合的计算方法，该方法使用偏置技术在模拟中驱动冰的形成
抗冻蛋白通过结合冰和液态水之间的界面起作用
由此产生的曲面阻止了冰的生长
也有冰成核分子催化过冷液态水形成冰
这两种现象都需要了解分子与冰结合的方式
了解冰的结合对于器官冷冻保存和气候建模等各种应用都很重要，但迄今为止还没有有效模拟这一现象的计算方法
作者瓦莱里娅·莫利内罗说:“冰偏模拟法的主要优点是，它可以同时识别冰的结合面、结合面和结合方式。”
研究人员创建了两种类型的模型
一种是全原子模型，包含水的液相和冰相中的所有原子以及防冻剂型分子中的所有原子
所研究的另一种模型被称为粗粒度模型，它通过将原子混合成更简单的结构来节省计算资源
这项研究着眼于许多结合冰的分子，包括聚乙烯醇，一种合成的冰重结晶抑制剂，以及天然抗冻蛋白，如黄粉虫中的一种
蛋白质提出了一个模拟的挑战，因为它们有非常小的结合冰的表面
这就限制了它们能够结合的冰晶的大小
有些系统拥有不止一个结冰的地方
这是海冰硅藻柱状丝藻中天然抗冻蛋白的例子
为了确定像这样的蛋白质是否有一个以上的冰结合表面——IBS，研究人员开发了一种他们称之为“帽重复”的方法
" “在这个策略中，我们首先进行了一个有偏的模拟来检测肠易激综合征
然后，我们给中型散货箱盖上盖子，以防止上面结冰，并进行第二次偏置模拟，以查明在其他地方是否有冰形成
本研究中开发的方法显示出许多应用的巨大前景，包括寻找在储存期间保护冷冻组织的分子，促进对天然抗冻蛋白的理解，以及在大气中冰成核起关键作用的气候模型中
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