The Multiscale Modeling Lab employs computational molecular simulation models at different resolution scales to tackle a wide range of biological questions. The main research focus is the behavior of biological membranes, of proteins, and of membrane-embedded proteins. Applications range from the prediction of biophysical properties of membranes of different composition, to the study of protein association and aggregation, to the functional characterization of large protein-membrane assemblies.
The time and length scales that govern these systems can be of the order of tens of nanometers, and hundreds of microseconds. To be tractable, molecular-level simulations of such magnitude require the use of simplified models: we employ and co-develop the Martini coarse-grain model, in which individual chemical groups are simplified as being single “super” atoms. This reduction in system complexity can yield a performance speed-up close to 1000x, as compared to models with full atomistic detail.
O Laboratório de Modelação Multiescala usa modelos computacionais com vários níveis de detalhe, para dar resposta a uma larga gama de perguntas biológicas. Focamo-nos no estudo de membranas biológicas, de proteínas, e de proteínas membranares, e pretendemos dar resposta a perguntas como De que modo dependem as propriedades de uma membrana da sua constituição? Como interatuam determinadas proteínas umas com as outras e como podemos controlar esse processo? Quais as características que permitem o funcionamento eficiente de grandes complexos proteína-membrana?
Em concreto, são usados modelos coarse-grain — nos quais cada grupo químico é considerado, simplificadamente, como uma única partícula — para se conseguir simular os grandes tamanhos e durações dos processos em estudo. Esta simplificação consegue acelerar as simulações por um fator de até 1000x, permitindo estudar sistemas muito maiores, e por muito mais tempo.
