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講演題目

Implementation of residue-level coarse-grained models in GENESIS for large-scale molecular dynamics simulations

詳細
開催日 2021年12月10日(金)
開催時間 16:20 - 16:40(17:00 - 17:20 講演者を交えたフリーディスカッション、17:20 - 自由討論(参加自由))
開催都市 オンライン
場所

BlueJeansによる遠隔セミナー

使用言語 発表・スライド共に英語
登壇者

Cheng Tan

粒子系生物物理研究チーム 特別研究員

写真:Cheng Tan

講演要旨

Residue-level coarse-grained (CG) models have become one of the most prevalent tools in biomolecular simulations. To study large-scale biological phenomena in molecular dynamics (MD) simulations with CG models, unified processing of proteins and nucleic acids, as well as efficient parallel computations, are essential. We implement several CG models in the GENESIS MD software, covering potentials for both well-folded biomolecules and disordered regions. A single CG particle represents around ten heavy atoms in both proteins and nucleic acids in these models. We prepare the input data in CG MD simulations using GROMACS-style files generated from a newly developed toolbox, GENESIS-CG-tool. To optimize the performance in CG MD simulations, we employ multiple neighbor lists assigned to a different nonbonded interaction potential. We noticed that random number generations in the Langevin thermostat are bottlenecks in CG MD simulations. We then parallelized this procedure with MPI to advance the performance on PC clusters or supercomputers. We simulate the whole Herpes simplex virus capsid and large chromatin structures as examples of large-scale biomolecular simulations in GENESIS. We believe this framework extends accessible spatial and temporal scales of multi-scale simulations and enables studies of biological phenomena such as genome-scale chromatin folding or phase-separated membrane-less condensations. https://doi.org/10.1101/2021.10.21.465249

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(2021年12月2日)