High performance computing with coarse grained model of biological macromolecules

Emilia Lubecka , Adam Sieradzan , Cezary Czaplewski , Paweł Krupa , Józef Adam Liwo


The Unified Coarse Grained Model of biological acromolecules (UCGM) that is being developed in our laboratory is a model designed to carry out large-scale simulations of biological macromolecules. The simplified chain representation used in the model allows to obtain 3-4 orders of magnitude extention of the time-scale of simulations, compared to that of all-atom simulations. Unlike most of the other coarse-grained force fields, UCGM is a physics-based force field, independent of structural databases and applicable to treat non-standard systems. In this communication, the efficiency and scalability of the new version of UCGM package with Fortran 90, with two parallelization levels: coarse-grained and fine-grained, is reported for systems with various size and oligomeric state. The performance was tested in the canonical- and replica exchange MD mode, with small- and moderate-size proteins and protein complexes (20 to 1,636 amino-acid residues), as well as with large systems such as, e.g., human proteosome 20S with size over 6,200 aminoacid residues, which show the advantage of using coarse-graining. It is demonstrated that, with using massively parallel architectures, and owing to the physics-based nature of UCGM, real-time simulations of the behavior of subcellular systems are feasible.
Autor Emilia Lubecka (WMFiI / II)
Emilia Lubecka
- Instytut Informatyki
, Adam Sieradzan (WCh / KChT / PMM)
Adam Sieradzan
- Pracownia Modelowania Molekularnego
, Cezary Czaplewski (WCh / KChT / PSP)
Cezary Czaplewski
- Pracownia Symulacji Polimerów
, Paweł Krupa
Paweł Krupa
, Józef Adam Liwo (WCh / KChT / PMM)
Józef Adam Liwo
- Pracownia Modelowania Molekularnego
Tytuł czasopisma/seriiSupercomputing Frontiers and Innovations, ISSN 2409-6008, e-ISSN 2313-8734, (0 pkt)
Rok wydania2018
Paginacja 63-75
Objętość publikacji w arkuszach wydawniczych0.6
Słowa kluczowe w języku angielskimUnified Coarse Grained Model, UNRES force field, molecular dynamics simulations, fine-grained parallelization, coarse-grained parallelization
URL http://superfri.org/superfri/article/download/171/266
Języken angielski
LicencjaCzasopismo (tylko dla artykułów); licence.documentVersion.FINAL_PUBLISHED; Uznanie Autorstwa - Użycie Niekomercyjne (CC-BY-NC); w dniu opublikowania
Punktacja (całkowita)5
PunktacjaPunktacja MNiSW = 0.0, ArticleFromJournal
Punktacja MNiSW (2013-2016) = 5.0, ArticleFromJournal - czasopismo zagraniczne spoza list
Liczba cytowań*
Udostępnij Udostępnij

Pobierz odnośnik do tego rekordu

* Podana liczba cytowań wynika z analizy informacji dostępnych w Internecie i jest zbliżona do wartości obliczanej przy pomocy systemu Publish or Perish.