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利用理論與模擬整合實驗以建立蛋白質構形改變之機理
(2014)
朱智瑋
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Chu Jhih-Wei
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國立交通大學生物科技學系（所）
利用理論與模擬整合實驗以建立蛋白質構形改變之機理
(2013)
朱智瑋
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Chu Jhih-Wei
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國立交通大學生物科技學系（所）
建立一多層級╱多物理之理論計算平台以對蛋白質機器進行有預測效力的模擬
(2016)
朱智瑋
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Chu Jhih-Wei
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國立交通大學生物科技學系（所）
建立一多層級╱多物理之理論計算平台以對蛋白質機器進行有預測效力的模擬
(2014)
朱智瑋
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Chu Jhih-Wei
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國立交通大學生物科技學系（所）
建立一多層級╱多物理之理論計算平台以對蛋白質機器進行有預測效力的模擬
(2015)
朱智瑋
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Chu Jhih-Wei
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國立交通大學生物科技學系（所）
在⽣生物系統中，蛋⽩白質機器通常以模組化、︑､多區塊的結構形式進⾏行功能．即便在不斷有熱擾的影響之下，這些由蛋⽩白質分⼦子組成的機器還是能準確地完成⾮非常複雜的功能，如基因表現和檢測與修復細胞內巨分⼦子的結構等．⽽而蛋⽩白質各區塊的結構及序列如何控制模組間互動的構形動態以達到⽣生物功能尚處於未知階段．除受限於實驗⽅方法對蛋⽩白質結構動態的測量通常僅能對單⼀一模組進⾏行了解外，理論計算也尚未能對由許多蛋⽩白質區塊所組成的複雜分⼦子結構進⾏行有效模擬．其主因在於傳統上以全原⼦子模型為主的分⼦子模擬，常使描述多模組蛋⽩白質機器所需的計算量超出現有電腦資源的負荷．在沒有計算理論的輔助下，開展新的實驗⽅方法以測量蛋⽩白質機器之構形動態及其與⽣生物功能間的關係也受到限制．有鑒於此，本計劃將開展⼀一套介觀層級計算⽅方法，混熱擾流⼒力與分⼦子動⼒力(hybrid FHD/MD)，以有效模擬多模組蛋⽩白質機器的構形動態．Ｈybrid FHD/MD 的主要創新在於⽤用粒⼦子的分⼦子⼒力學描述蛋⽩白質構形，⽽而場量的場量⼒力學描述溶液相的流體⾏行為，溶質與溶液作⽤用及電動現象．此外，我們也將建⽴立ㄧ套多層級模擬理論，使 hybrid FHD/MD 能與全原⼦子模型及其較精細的物理描述進⾏行耦合，達到準確建模的⽬目的．因此，全原⼦子模型在介觀層級層級的表象將以hybrid FHD/MD 形式表達，並能以此較有計算效率的模型對蛋⽩白質機器的構形動態做有預測⼒力的模擬．Ｈybrid FHD/MD 與其相應的多層級模擬理論將應⽤用于模擬纖維素酶與⾮非粒腺體胜鏈合成酶等分⼦子機器的模組間互動．由於本計畫推動的理論計算架構包含了與實驗測量緊密結合的獨特內涵。︒｡為此，我們將與時變單分⼦子福斯特共振能量轉移 (time-dependent single-molecule Förster resonance energy transfer) 專家，美國普林斯頓⼤大學楊皓教授合作，以驗證理論模擬之預測並解出纖維素酶與⾮非粒腺體胜鏈合成酶模組間構形動態的機理，以及探討模組間構形動態是否能經由與⼩小分⼦子作⽤用以調控蛋⽩白質機器的功能．我們的⾧長遠⽬目標是能以電腦計算加速⽣生物和醫學研究以減少藥物發展之耗時與試錯。