Description du projet
Des méthodes innovantes pour surmonter la barrière du temps dans les simulations atomistiques
Le projet VARMET, financé par le CER, entend améliorer les méthodes de simulation atomistique en étendant à la milliseconde l’échelle de temps accessible à la recherche sans utiliser d’équipement spécialisé. Cet objectif sera atteint en combinant deux avancées récentes: une reformulation du problème de l’échantillonnage amélioré en un principe variationnel et une procédure d’extraction de taux à partir de séries améliorées. Les chercheurs appliqueront ces méthodes à deux problèmes majeurs: déterminer la durée de vie d’un état lié ligand-protéine pour la conception de médicaments et étudier la cristallisation à partir d’une solution pour comprendre et contrôler la croissance des cristaux. Ces questions sont essentielles pour les domaines de l’ingénierie, de la pharmacologie et des nanotechnologies. Les nouvelles méthodes de VARMET seront conçues pour avoir une pertinence pratique.
Objectif
We propose to extend the time scale accessible to atomistic-based simulation methods from the current range to millisecond and beyond without special-purpose machines. We shall do this by combining and extending two recent developments: a recent reformulation of the enhanced sampling problem into a powerful variational principle that opens a wealth of possibilities and provides a novel and fruitful standpoint for new developments; and a procedure for extracting rates from enhanced runs. We shall apply the methods thus developed to two major problems of great practical interest. One is the lifetime of a ligand-protein bound state. This quantity is not easily accessible experimentally and yet it is crucial in drug design to determine the potency of a drug. We plan to develop a viable and widely applicable way to compute it. The other is a study of crystallization from solution, for which we wish to determine the nucleation mechanism and nucleation rates and understand and control crystal growth. These are all issues of great relevance in engineering, pharmacology and nanotechnology. Besides being relevant on their own merits, these two applications present different challenges to the enhanced methods. We also believe that new methods should not be developed in an abstract way but in close interaction with real-life applications.
Champ scientifique
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-ADG - Advanced GrantInstitution d’accueil
6900 Lugano
Suisse