MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W2567500392

Quantifying and Enhancing the Statistical Convergence of Equilibrium and Non-equilibrium Properties in Molecular Simulations of Proteins, Peptides, and Amino Acid Side Chain Analogs Embedded in Lipid Bilayers

2014· dissertation· en· W2567500392 sur OpenAlexfundno aff
Chris Neale

Notice bibliographique

RevueTSpace (University of Toronto) · 2014
Typedissertation
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueProtein Structure and Dynamics
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesCoral Reef Conservation ProgramNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaCanadian Institutes of Health ResearchHospital for Sick ChildrenUniversity of TorontoFonds Québécois de la Recherche sur la Nature et les TechnologiesCanada Research ChairsGovernment of OntarioCompute Canada
Mots-clésSide chainConvergence (economics)Molecular dynamicsLipid bilayerChemistryChain (unit)Amino acidStatistical physicsBiological systemBiochemistryComputational chemistryOrganic chemistryPhysicsMembraneBiologyPolymer
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Atomistic molecular simulations provide high-resolution structural and dynamic characterizations of small molecules, peptides, and proteins interacting with biological membranes. Here I use new methods and massively repeated computer simulations to critically examine the statistical convergence of equilibrium and non-equilibrium properties in molecular simulations of three types of solute in hydrated phospholipid bilayers: amino acid side-chain analogs, the intrinsically disordered antimicrobial peptide indolicidin, and the bacterial magnesium channel CorA. This thesis is as much a journey to discover what one can learn from simulations by quantifying their sampling errors as it is a quest for convergence using massive computational resources and enhanced sampling techniques. I first evaluate the convergence of the standard binding free energy for the reversible bilayer insertion of amino acid side-chain analogs and indolicidin. I identify rare and abrupt transitions in bilayer structure resulting from slow reorganization of intermolecular ionic interactions, which constitute hidden sampling barriers that limit the rate of convergence of equilibrium properties and result in systematic sampling errors. Next, I introduce three new generalized ensemble sampling algorithms and show that they dramatically enhance the efficiency of quantifying free energy profiles for solute insertion across a lipid bilayer. I employ one of these methods with a novel analysis tool to accurately predict the amount of additional simulation time required to attain converged estimates of equilibrium properties – something that has never before been accomplished. Finally, I examine the functional hydration of a hydrophobic gate by comparing hundreds of simulations in which the regulatory sites of the CorA magnesium channel are either fully occupied or empty. In the absence of regulatory ions, water penetrates more readily into a 1.5-nm-long channel constriction that is dehydrated in all available crystal structures. These wetting transitions involve more water, and the resulting hydration is more stable, when regulatory ions are absent. Furthermore, this hydration reduces the free energy barrier to the conduction of magnesium. While many of the ensemble-averaged values presented in this thesis have converged, intra-ensemble comparisons indicate incomplete convergence of the constituent simulations. Because my microsecond-scale constituent simulations are long by contemporary standards, I conclude that the difficulty of attaining convergence for bilayer-embedded solutes is drastically underestimated in the literature.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,008
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,009

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,008
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,009
Tête enseignante GPT0,242
Écart entre enseignants0,233 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2014
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueTSpace (University of Toronto)Même sujetProtein Structure and DynamicsTravaux en français237 207