蛋白质解折叠的拉伸分子动力学模拟效率优化

拉伸分子动力学(SMD)模拟是揭示生物大分子在机械力作用下行为的一种重要计算方法,与蛋白质展开的单分子力谱实验技术相似.尽管SMD模拟已经广泛应用,但由于模拟大分子系统的计算需求,研究范围受到限制.最近计算机硬件的技术进步使得更广泛且经济的模拟成为可能.本研究基于白细胞介素-6(IL-6)的解折叠过程,寻找使用GROMACS进行SMD模拟的最佳硬件配置.研究表明,目前八核中央处理器(CPU)与一块图形处理器(GPU)的配置能提供最高效的性能.此外,具有更高频率的CPU和更强FP32计算能力的GPU可以显著提升模拟效果.此外,模拟体系原子数与模拟效率呈负相关,体系原子数小于1.2×10^(7)时这种相关性较为明显.本研究不仅明确了进行蛋白质展开的SMD模拟的最佳硬件设置,还将这种详细分子研究的可行性扩展到更广泛的研究中,为分子水平理解力学机制提供了一条更高效的途径,也为未来理解和研究更复杂的高分子在力学作用下的行为提供了重要基础.