Динамика поведения растительных и животных вирусных капсул

Программа SOP-GPU была использована студентами нашей исследовательской группы для проведения экспериментов in silico по изучению динамики силового воздействия на вирусные капсулы CCMV, HK97, и ϕ29.

Результаты молекулярных симуляций механического сжатия биомолекулярных комплексов соответствуют экспериментальным графикам изменения силы в течение процесса, полученных коллабораторами — доктор Уайт(Университет Амстердама) и доктор Дишер (доктор Ивановская, Медицинская школа университета Пенсильвании). Мы находим, что физические свойства вирусных оболочек можно описать как функцию от геометрии и других факторов (pH, мутация) при условиях приложеной силы, в том числе скорости ее изменение, а также жесткости и размеров кантилевра соответствующих экспериментальным. Мы надеемся тем самым объяснить механизмы, которые лежат в основе упругих и пластичных режимов, продавленного состояния и механических разрывов для этих систем. Чтобы ускорить процесс биомолекулярных симуляций, мы использовали реализацию на графическом процессоре (ГП). В результате получили, чтобы расчитать одну траекторию механического сдавливания вирусной каспулы CCMV (35 000 аминокислотных остатков), использую при этом программу SOP-GPU и экспериментальное значение приложенной силы равное ~1μm/s, для одного ГП Tesla C2050 такой процесс занял приблизительно 16 дней.

Исходный материал

Continuous indentation

Buckling transition

Structural failure