J 2024

Acceleration of Molecular Simulations by Parametric Time-Lagged tSNE Metadynamics

HRADISKÁ, Helena; Martin KUREČKA; Jan BERÁNEK; Guglielmo TEDESCHI; Vladimír VIŠŇOVSKÝ et al.

Základní údaje

Originální název

Acceleration of Molecular Simulations by Parametric Time-Lagged tSNE Metadynamics

Autoři

HRADISKÁ, Helena; Martin KUREČKA; Jan BERÁNEK; Guglielmo TEDESCHI; Vladimír VIŠŇOVSKÝ; Aleš KŘENEK a Vojtěch SPIWOK

Vydání

The Journal of Physical Chemistry B, 2024, 1520-6106

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10403 Physical chemistry

Stát vydavatele

Spojené státy

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 2.900

Označené pro přenos do RIV

Ano

Kód RIV

RIV/00216224:14610/24:00135420

Organizační jednotka

Ústav výpočetní techniky

EID Scopus

Klíčová slova anglicky

REACTION COORDINATEDYNAMICSKINETICS

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 4. 4. 2025 13:08, Mgr. Eva Špillingová

Anotace

V originále

The potential of molecular simulations is limited by their computational costs. There is often a need to accelerate simulations using some of the enhanced sampling methods. Metadynamics applies a history-dependent bias potential that disfavors previously visited states. To apply metadynamics, it is necessary to select a few properties of the system─collective variables (CVs) that can be used to define the bias potential. Over the past few years, there have been emerging opportunities for machine learning and, in particular, artificial neural networks within this domain. In this broad context, a specific unsupervised machine learning method was utilized, namely, parametric time-lagged t-distributed stochastic neighbor embedding (ptltSNE) to design CVs. The approach was tested on a Trp-cage trajectory (tryptophan cage) from the literature. The trajectory was used to generate a map of conformations, distinguish fast conformational changes from slow ones, and design CVs. Then, metadynamic simulations were performed. To accelerate the formation of the α-helix, we added the α-RMSD collective variable. This simulation led to one folding event in a 350 ns metadynamics simulation. To accelerate degrees of freedom not addressed by CVs, we performed parallel tempering metadynamics. This simulation led to 10 folding events in a 200 ns simulation with 32 replicas.

Návaznosti

GA22-29667S, projekt VaV
Název: Analýza a vzorkování molekulárních simulací pomocí kontradiktorních autokodérů
Investor: Grantová agentura ČR, Analýza a vzorkování molekulárních simulací pomocí kontradiktorních autokodérů
90131, velká výzkumná infrastruktura
Název: ELIXIR-CZ II
90140, velká výzkumná infrastruktura
Název: e-INFRA CZ