Desmond es un paquete de software desarrollado en DE Shaw Research para realizar simulaciones de dinámica molecular de alta velocidad de sistemas biológicos en grupos de computadoras convencionales . [1] [2] [3] [4] El código utiliza novedosos algoritmos paralelos [5] y métodos numéricos [6] para lograr un alto rendimiento en plataformas que contienen múltiples procesadores, [7] pero también puede ejecutarse en una sola computadora.
Desarrollador (es) | DE Shaw Research |
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Sistema operativo | Linux |
Plataforma | x86 , x86-64 , clústeres de computadoras |
Disponible en | inglés |
Tipo | Quimica computacional |
Licencia | Freeware propietario , software comercial |
Sitio web | www |
El núcleo y el código fuente están disponibles sin costo para uso no comercial por parte de universidades y otras instituciones de investigación sin fines de lucro, y se han utilizado en el proyecto de computación distribuida Folding @ home . Desmond está disponible como software comercial a través de Schrödinger, Inc.
Programa de dinámica molecular
Desmond admite algoritmos que se utilizan normalmente para realizar dinámicas moleculares rápidas y precisas. La energía y las fuerzas electrostáticas de largo alcance se pueden calcular utilizando métodos basados en la malla de partículas de Ewald . [8] [9] Las restricciones se pueden aplicar mediante el algoritmo M-SHAKE . Estos métodos se pueden utilizar junto con esquemas de integración de división de escala de tiempo (basados en RESPA).
Desmond puede calcular energías y fuerzas [10] para muchos campos de fuerza estándar con carga fija utilizados en simulaciones biomoleculares, y también es compatible con campos de fuerza polarizables basados en el formalismo Drude . Se han implementado en el código una variedad de integradores y soporte para varios conjuntos, incluidos métodos para control de temperatura (Andersen, Nosé-Hoover y Langevin ) y control de presión ( Berendsen , Martyna-Tobias-Klein y Langevin). El código también admite métodos para restringir posiciones atómicas y configuraciones moleculares; permite realizar simulaciones utilizando una variedad de configuraciones de celda periódicas; y tiene instalaciones para puntos de control precisos y reinicio.
Desmond también se puede utilizar para realizar cálculos de energía libre absoluta y relativa (por ejemplo, perturbación de energía libre ). Otros métodos de simulación (como el intercambio de réplicas ) se admiten a través de una infraestructura basada en complementos, que también permite a los usuarios desarrollar sus propios algoritmos y modelos de simulación.
Desmond también está disponible en una versión acelerada de la unidad de procesamiento de gráficos (GPU) que es aproximadamente 60-80 veces más rápida que la versión de la unidad central de procesamiento (CPU).
Herramientas de software relacionadas
Junto con el programa de dinámica molecular, el software Desmond también incluye herramientas para minimizar y analizar la energía, los cuales pueden ejecutarse de manera eficiente en un entorno paralelo.
Los parámetros de los campos de fuerza se pueden asignar mediante una herramienta de asignación de parámetros basada en plantillas llamada Viparr. Actualmente admite varias versiones de los campos de fuerza CHARMM , Amber y OPLS , y una variedad de modelos de agua diferentes .
Desmond está integrado con un entorno de modelado molecular (Maestro, desarrollado por Schrödinger, Inc. ) para configurar simulaciones de sistemas biológicos y químicos, y es compatible con Visual Molecular Dynamics (VMD) para visualización y análisis de trayectorias.
Ver también
Referencias
- ^ Bowers, Kevin J .; Chow, Edmond; Xu, Huafeng; Dror, Ron O .; Eastwood, Michael P .; Gregersen, Brent A .; Klepeis, John L .; Kolossvary, Istvan; Moraes, Mark A .; Sacerdoti, Federico D .; Salmón, John K .; Shan, Yibing; Shaw, David E. (2006). "Algoritmos escalables para simulaciones de dinámica molecular en clústeres de productos" (PDF) . Conferencia ACM / IEEE SC 2006 (SC'06) . pag. 43. doi : 10.1109 / SC.2006.54 . ISBN 978-0-7695-2700-0.
- ^ Jensen, MO; Borhani, DW; Lindorff-Larsen, K .; Maragakis, P .; Jogini, V .; Eastwood, diputado; Dror, RO; Shaw, DE (2010). "Principios de conducción y compuerta hidrofóbica en canales de K +" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 107 (13): 5833–5838. Código Bibliográfico : 2010PNAS..107.5833J . doi : 10.1073 / pnas.0911691107 . PMC 2851896 . PMID 20231479 .
- ^ Dror, RO; Arlow, DH; Borhani, DW; Jensen, MO; Piana, S .; Shaw, DE (2009). "La identificación de dos conformaciones inactivas distintas del receptor 2-adrenérgico reconcilia observaciones estructurales y bioquímicas" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 106 (12): 4689–4694. Código bibliográfico : 2009PNAS..106.4689D . doi : 10.1073 / pnas.0811065106 . PMC 2650503 . PMID 19258456 .
- ^ Shan, Y .; Seeliger, MA; Eastwood, diputado; Frank, F .; Xu, H .; Jensen, MO; Dror, RO; Kuriyan, J .; Shaw, DE (2009). "Un interruptor conservado dependiente de la protonación controla la unión del fármaco en la quinasa Abl" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 106 (1): 139-144. Código Bibliográfico : 2009PNAS..106..139S . doi : 10.1073 / pnas.0811223106 . PMC 2610013 . PMID 19109437 .
- ^ Bowers, Kevin J .; Dror, Ron O .; Shaw, David E. (2006). "El método del punto medio para la paralelización de simulaciones de partículas" . La Revista de Física Química . 124 (18): 184109. Código Bibliográfico : 2006JChPh.124r4109B . doi : 10.1063 / 1.2191489 . PMID 16709099 .
- ^ Lippert, Ross A .; Bowers, Kevin J .; Dror, Ron O .; Eastwood, Michael P .; Gregersen, Brent A .; Klepeis, John L .; Kolossvary, Istvan; Shaw, David E. (2007). "Una fuente de error común y evitable en los integradores de dinámica molecular". La Revista de Física Química . 126 (4): 046101. Código Bibliográfico : 2007JChPh.126d6101L . doi : 10.1063 / 1.2431176 . PMID 17286520 . S2CID 38661350 .
- ^ Edmond Chow; Charles A. Rendleman; Kevin J. Bowers; Ron O. Dror; Douglas H. Hughes; Justin Gullingsrud; Federico D. Sacerdoti; David E. Shaw (julio de 2008). "Rendimiento de Desmond en un grupo de procesadores multinúcleo" . Informe técnico de DE Shaw Research DESRES / TR - 2008-01. Cite journal requiere
|journal=
( ayuda ) - ^ Bowers, KJ; Lippert, RA; Dror, RO; Shaw, DE (2010). "Acceso Twiddle mejorado para transformaciones rápidas de Fourier". Transacciones IEEE sobre procesamiento de señales . 58 (3): 1122-1130. Código Bibliográfico : 2010ITSP ... 58.1122B . doi : 10.1109 / TSP.2009.2035984 .
- ^ Shan, Yibing; Klepeis, John L .; Eastwood, Michael P .; Dror, Ron O .; Shaw, David E. (2005). "Gaussian split Ewald: un método de malla de Ewald rápido para la simulación molecular". La Revista de Física Química . 122 (5): 054101. Código bibliográfico : 2005JChPh.122e4101S . doi : 10.1063 / 1.1839571 . PMID 15740304 . S2CID 35865319 .
- ^ Lindorff-Larsen, Kresten; Piana, Stefano; Palmo, Kim; Maragakis, Paul; Klepeis, John L .; Dror, Ron O .; Shaw, David E. (2010). "Mejora de los potenciales de torsión de la cadena lateral para el campo de fuerza de la proteína Amber ff99SB" . Proteínas: estructura, función y bioinformática . 78 (8): 1950–8. doi : 10.1002 / prot.22711 . PMC 2970904 . PMID 20408171 .
enlaces externos
- Página web oficial
- Grupo de usuarios de Desmond
- Página de producto de Schrödinger Desmond