2.3 18BReview of LiteratureOne of t

2.3 18BReview of Literature
One of the great challenges in biology during the past decades is to understand the basic
principles of biomembranes, which govern and mediate various biologically relevant processes at
microscopic level. Studies of lipid bilayers that used as model systems for biological membranes
have been the focus of research for a long time. Many experimental studies have provided
abundant structural aspects of lipid bilayer systems. Neutron scattering [64], and X-ray
diffraction [33, 64-67] are probably the most powerful experimental techniques to determine
structure at atomistic level. Other experimental techniques include, NMR [68-71] infrared
spectroscopy [72] DSC and fluorescence spectroscopy [73]. Though experimental approach is
the cornerstone in membrane research it is often impossible to obtain all the atomistic details by
experiments only. Computer simulations such as molecular dynamic simulations can assist in the
understanding of the experiments, in part by providing the atomistic details that are
experimentally unavailable or difficult to obtain [27, 40, 41, 74, 75].
36
The molecular dynamics study has developed over the decades from a method to study
the dynamics of liquids of solid spheres and lennard-jones particles to the study of different types
of systems at atomistic level. The development of particular use of molecular dynamics was
greatly used in 1980’s when a number of general purpose simulation computer programs became
available, e.g. AMBER[76], CHARMM [77], GROMOS [78] and OPLS [79]. Initially many
simulations of simple bilayer membrane model systems without solvent have been studied by
van-der-Ploeg and Berendsen [80, 81]. Availability of powerful computers has opened new ways
for researchers to replace these simple models by more sophisticated ones. The pioneering MD
simulation study on dipalmitoylphosphatidylcholine DPPC/water binary system, as
representative for a biological membrane was studied by Egberts in 1988 [82, 83]. In this study a
simulation system which reproduced experimental results and which can serve as a starting point
for future simulations incorporating other molecules was set up. These simulations provided a
very detailed picture on a microscopic level of static arrangement and dynamic properties of the
constituent molecules. It also provided an insight in the changes that occur at the main phase
transition from gel to liquid crystalline state. Since then molecular dynamic simulations of
biological membranes have come of age. The excellent agreement of the results obtained with
various molecular dynamics (MD) studies on simple model membranes with experiments has
raised the confidence in applying the atomistic simulations to even more complex systems.
Membrane simulations have been reviewed several times during the 90’s [41, 43, 45, 75, 84].
Increasing interest in performing such simulations encouraged researchers to perform
simulations on a variety of lipid bilayer systems. Atomic level simulations of lipid bilayers of
dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) and other lipid bilayers have been carried out by several
groups over the past several years [41, 42, 85-89]
37
Recent advances in processor speeds and the availability of parallel computers allowed
major advances in increasing the length and time scales accessible to bilayer MD simulations.
With the advent of increase in simulation duration, number of researchers started analyzing
motions on the nanosecond time scales. Essman and Berkowitz [90] detailed the slow motion of
PC head group atoms and found that a constant dipole potential is maintained in the membranes
because the orientation of water molecules compensates for the headgroup fluctuations.
Membrane simulations with durations of 10ns were reported by Feller and group [74] and
Essman & Berkowitz [90]. Lindahl and Edholm [91] performed simulation on a very large
system consisting of 1024 lipids and estimated the relaxation time of collective undulations and
peristaltic modes of motion. Molecular dynamic simulations are well suited for detailed analysis
of the interactions between lipid bilayers and various small molecules, including water,
chemicals, co-enzymes, peptides and proteins, as evidenced by the extensive body of published
literature [27, 37, 41-45, 47-53, 74, 75, 80, 81, 86, 88, 92-114]. Briefly these studies describe the
effect of cholesterol [104, 105], of dimethylsulfoxide [27, 47-49, 51, 100, 101], of methanol [53],
of ions [106, 107], and proteins [108, 109] on lipid bilayers; others describe the permeability
coefficients of small organic molecules through lipid bilayer [48, 111], the permeation of water
across a lipid bilayer [45, 98].

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

18BReview 2.3 ของวรรณคดีหนึ่งในความท้าทายมากในวิชาชีววิทยาในระหว่างทศวรรษที่จะเข้าใจพื้นฐานหลักการของ biomembranes การควบคุม และกระบวนการต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องชิ้นที่บรรเทาระดับกล้องจุลทรรศน์ ศึกษา bilayers ไขมันที่ใช้เป็นแบบจำลองระบบสำหรับสารชีวภาพแล้วจุดสำคัญของการวิจัยเป็นเวลานาน ทดลองหลายการศึกษาให้อุดมสมบูรณ์ด้านโครงสร้างของระบบ bilayer ไขมัน นิวตรอน scattering [64], และเอกซเรย์การเลี้ยวเบน [33, 64-67] คงเป็นเทคนิคที่ทดลองมีประสิทธิภาพมากที่สุดเพื่อกำหนดโครงสร้างระดับ atomistic รวมเทคนิคการทดลองอื่น ๆ NMR [68-71] อินฟราเรดก [72] DSC และ fluorescence ก [73] แม้ว่า วิธีการทดลองคือหลักสำคัญในการวิจัยของเมมเบรนเป็นมักจะไปขอรับรายละเอียด atomistic โดยทดลองเท่านั้น คอมพิวเตอร์จำลองเช่นแบบจำลองโมเลกุลสามารถช่วยในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับการทดลอง บางส่วน โดยให้รายละเอียด atomistic ที่experimentally ไม่ ขึ้นยากที่จะได้รับ [27, 40, 41, 74, 75]36การศึกษาโมเลกุล dynamics ได้พัฒนาทศวรรษจากวิธีการศึกษาของของเหลวทรงกลมที่เป็นของแข็งและอนุภาค lennard โจนส์ในการศึกษาแตกต่างกันระบบระดับ atomistic มีการพัฒนาใช้เฉพาะของ dynamics โมเลกุลใช้ในปี 1980 เมื่อโปรแกรมคอมพิวเตอร์จำลองวัตถุประสงค์ทั่วไปเป็นอย่างมากมีอยู่ เช่นอำพัน [76], CHARMM [77], GROMOS [78] และ OPLS [79] ในตอนแรกมีศึกษาโดยจำลอง bilayer อย่างเมมเบรนแบบจำลองระบบโดยตัวทำละลายได้van der Ploeg และ Berendsen [80, 81] ความพร้อมของคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพได้เปิดรูปแบบใหม่สำหรับนักวิจัยแทนรุ่นเหล่านี้ได้ตามมีความซับซ้อนมากขึ้น MD นี่ศึกษาระบบ dipalmitoylphosphatidylcholine DPPC/น้ำ ไบนารี จำลองเป็นมีศึกษาผู้แทนเยื่อชีวภาพ โดย Egberts 1988 [82, 83] ในการศึกษานี้เป็นระบบการจำลองที่ทำขึ้นผลการทดลอง และที่สามารถใช้เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับจำลองอนาคต เพจโมเลกุลอื่นถูกตั้งค่าไว้ สถานการณ์จำลองเหล่านี้ให้เป็นรูปภาพที่ละเอียดมากในระดับกล้องจุลทรรศน์คงจัดการและคุณสมบัติแบบไดนามิกของการส่วนประกอบต่าง ๆ ของโมเลกุล นอกจากนี้ยังมีความเข้าใจในการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในขั้นตอนหลักเปลี่ยนจากเจสถานะผลึกเหลว ตั้งแต่การจำลองแบบไดนามิกแล้วโมเลกุลของสารชีวภาพมาอายุ ข้อตกลงที่ดีของผลได้รับด้วยมีการศึกษาระดับต่าง ๆ ระดับโมเลกุล dynamics (MD) บนเยื่อหุ้มแบบง่าย ๆ ด้วยการทดลองเพิ่มความมั่นใจในการใช้แบบจำลอง atomistic ระบบซับซ้อนมากยิ่งขึ้นเมมเบรนจำลองมีการตรวจทานหลายครั้งระหว่างมณฑล [41, 43, 45, 75, 84]เพิ่มสนใจในการจำลองดังกล่าวสนับสนุนให้นักวิจัยทำจำลองบนความหลากหลายของระบบ bilayer ไขมัน จำลองระดับอะตอมของ bilayers ไขมันของdipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) และ bilayers ไขมันอื่น ๆ ได้ถูกดำเนินการ โดยหลายกลุ่มผ่านมาหลายปี [41, 42, 85-89]37ความก้าวหน้าล่าสุดในการประมวลผลความเร็วและความพร้อมของคอมพิวเตอร์แบบขนานที่อนุญาตให้ความก้าวหน้าสำคัญในการเพิ่มความยาวและเวลาปรับขนาดถึง bilayer MD จำลองมีการถือกำเนิดขึ้นในช่วงเวลาจำลอง จำนวนนักวิจัยเริ่มวิเคราะห์เคลื่อนไหวบนสเกลเวลา nanosecond รายละเอียดการเคลื่อนไหวช้าของ Essman และ Berkowitz [90]หัวหน้า PC กลุ่มอะตอม และพบว่า dipole คงที่อาจเกิดขึ้นไว้เข้าที่เนื่องจากการวางแนวของโมเลกุลน้ำชดเชยสำหรับการเปลี่ยนแปลง headgroupมีรายงานเยื่อจำลองกับช่วงเวลาของ 10ns Feller และกลุ่ม [74] และEssman & Berkowitz [90] Lindahl และ Edholm [91] ดำเนินการจำลองบนมีขนาดใหญ่มากระบบประกอบด้วยโครงการ 1024 และเวลาพักผ่อนของ undulations รวมโดยประมาณ และวิธี peristaltic การเคลื่อนไหว แบบจำลองโมเลกุลซึ่งเหมาะสมสำหรับการวิเคราะห์รายละเอียดการโต้ตอบระหว่าง bilayers ไขมันและโมเลกุลขนาดเล็กต่าง ๆ รวมทั้งน้ำสารเคมี เอนไซม์ร่วม เปปไทด์ และ โปรตีน เป็นเป็นหลักฐาน โดยตัวอย่างละเอียดของประกาศวรรณกรรม [27, 37, 41-45, 47-53, 74, 75, 80, 81, 86, 88, 92-114] สั้น ๆ ศึกษาเหล่านี้อธิบายการผลของไขมัน [104, 105], ของ dimethylsulfoxide [27, 47-49, 51, 100, 101], ของเมทานอล [53],ประจุ [106, 107], และโปรตีน [108, 109] บนไขมัน bilayers คนอื่นอธิบาย permeability ที่โมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กผ่าน bilayer ไขมัน [48, 111], สัมประสิทธิ์การซึมผ่านของน้ำทั้งไขมัน bilayer [45, 98]

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

2.3 18BReview
วรรณกรรมหนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ในทางชีววิทยาในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาคือการเข้าใจพื้นฐานหลักการของ
biomembranes
ซึ่งควบคุมการไกล่เกลี่ยและกระบวนการต่างๆที่เกี่ยวข้องทางชีวภาพในระดับโมเลกุล การศึกษา bilayers
ไขมันที่ใช้เป็นแบบจำลองสำหรับระบบเยื่อชีวภาพได้รับความสนใจจากการวิจัยมาเป็นเวลานาน การศึกษาทดลองหลายคนได้ให้ด้านโครงสร้างความอุดมสมบูรณ์ของระบบการไขมัน bilayer
กระเจิงนิวตรอน [64]
และเอ็กซ์เรย์เลนส์[33, 64-67]
อาจจะเป็นเทคนิคการทดลองที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการกำหนดโครงสร้างในระดับละออง เทคนิคการทดลองอื่น ๆ รวมถึง NMR [68-71]
อินฟราเรดสเปกโทรสโก[72] DSC และสเปคโทรเรืองแสง [73] แม้ว่าวิธีการทดลองเป็นรากฐานที่สำคัญในการวิจัยเมมเบรนก็มักจะเป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับรายละเอียดทั้งหมดละอองโดยการทดลองเท่านั้น แบบจำลองคอมพิวเตอร์เช่นการจำลองแบบไดนามิกโมเลกุลสามารถช่วยในการทำความเข้าใจการทดลองในส่วนหนึ่งโดยการให้รายละเอียดละอองที่มีการทดลองใช้งานไม่ได้หรือยากที่จะได้รับ[27, 40, 41, 74, 75]. 36 การศึกษาการเปลี่ยนแปลงโมเลกุลได้มีการพัฒนา ในช่วงหลายทศวรรษจากวิธีการในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของของเหลวของทรงกลมที่เป็นของแข็งและอนุภาคLennard-jones เพื่อการศึกษาประเภทที่แตกต่างกันของระบบในระดับละออง การพัฒนาของการใช้งานโดยเฉพาะอย่างยิ่งของการเปลี่ยนแปลงโมเลกุลที่ถูกนำมาใช้อย่างมากในปี 1980 เมื่อจำนวนของวัตถุประสงค์โปรแกรมคอมพิวเตอร์จำลองทั่วไปกลายเป็นใช้ได้เช่นอำพัน[76] CHARMM [77] GROMOS [78] และ OPLS [79] ในขั้นต้นหลายจำลองของ bilayer ระบบรูปแบบที่เรียบง่ายโดยไม่ต้องใช้ตัวทำละลายเมมเบรนได้รับการศึกษาโดยรถตู้der-Ploeg และ Berendsen [80, 81] พร้อมใช้งานของคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพได้เปิดวิธีการใหม่สำหรับนักวิจัยที่จะเปลี่ยนรูปแบบที่เรียบง่ายเหล่านี้โดยคนที่มีความซับซ้อนมากขึ้น สำรวจ MD จำลองศึกษา dipalmitoylphosphatidylcholine DPPC / น้ำระบบเลขฐานสองเป็นตัวแทนของเมมเบรนชีวภาพได้รับการศึกษาโดยEgberts ในปี 1988 [82, 83] ในการศึกษานี้ระบบจำลองที่ทำซ้ำผลการทดลองและสามารถใช้เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการจำลองอนาคตผสมผสานโมเลกุลอื่นๆ ที่ถูกสร้างขึ้น แบบจำลองเหล่านี้ให้ภาพที่มีรายละเอียดมากในระดับโมเลกุลของการจัดแบบคงที่และแบบไดนามิกคุณสมบัติของโมเลกุลที่เป็นส่วนประกอบ นอกจากนี้ยังให้ข้อมูลเชิงลึกในการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในขั้นตอนหลักของการเปลี่ยนแปลงจากเจลไปยังรัฐผลึกเหลว ตั้งแต่นั้นมาการจำลองแบบไดนามิกโมเลกุลของเยื่อชีวภาพมีมาอายุ ข้อตกลงที่ดีของผลที่ได้รับกับการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลต่างๆ (MD) การศึกษาเกี่ยวกับเยื่อรูปแบบที่เรียบง่ายด้วยการทดลองได้ยกความเชื่อมั่นในการใช้การจำลองละอองที่จะได้ระบบที่ซับซ้อนมากขึ้น. จำลองเมมเบรนได้รับการตรวจสอบหลายครั้งในช่วง 90 [41, 43 , 45, 75, 84]. การเพิ่มความสนใจในการดำเนินการดังกล่าวได้รับการสนับสนุนการจำลองนักวิจัยที่จะดำเนินการจำลองบนความหลากหลายของระบบ bilayer ไขมัน การจำลองระดับอะตอมของ bilayers ไขมันของdipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) และ bilayers ไขมันอื่น ๆ ได้รับการดำเนินการโดยหลายกลุ่มในช่วงหลายปีที่ผ่านมา[41, 42, 85-89] 37 ความก้าวหน้าล่าสุดในการประมวลผลความเร็วและความพร้อมของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ได้รับอนุญาตขนานใหญ่ความก้าวหน้าในการเพิ่มระยะเวลาในการชั่งน้ำหนักและเวลาสามารถเข้าถึง bilayer จำลองแมรี่แลนด์. กับการถือกำเนิดของการเพิ่มขึ้นในระยะเวลาจำลองจำนวนนักวิจัยเริ่มต้นการวิเคราะห์การเคลื่อนไหวบนเครื่องชั่งน้ำหนักเวลา nanosecond Essman และ Berkowitz [90] รายละเอียดการเคลื่อนไหวช้าของอะตอมกลุ่มหัวPC และพบว่ามีศักยภาพขั้วคงที่จะยังคงอยู่ในเยื่อเพราะทิศทางของโมเลกุลของน้ำชดเชยความผันผวนheadgroup ได้. จำลองเมมเบรนที่มีระยะเวลา 10ns ได้รับรายงานจากต้นไม้และ กลุ่ม [74] และEssman & Berkowitz [90] Lindahl และ Edholm [91] การดำเนินการในการจำลองขนาดใหญ่มากระบบที่ประกอบด้วยไขมันและ1024 ประมาณเวลาพักผ่อนของไท่ส่วนรวมและโหมดperistaltic ของการเคลื่อนไหว การจำลองแบบไดนามิกโมเลกุลมีความเหมาะสมดีสำหรับการวิเคราะห์รายละเอียดของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่าง bilayers ไขมันและโมเลกุลขนาดเล็กต่าง ๆ รวมทั้งน้ำสารเคมีเอนไซม์ร่วม, เปปไทด์และโปรตีนเป็นหลักฐานโดยร่างกายที่กว้างขวางของการตีพิมพ์วรรณกรรม [27, 37, 41-45 , 47-53, 74, 75, 80, 81, 86, 88, 92-114] สั้น ๆ การศึกษาเหล่านี้อธิบายถึงผลกระทบของคอเลสเตอรอล[104, 105] ของ Dimethylsulfoxide [27 47-49, 51, 100, 101], เมทานอล [53], ไอออน [106, 107] และโปรตีน [108, 109 ] ใน bilayers ไขมัน; คนอื่น ๆ ที่อธิบายการซึมผ่านของสัมประสิทธิ์ของโมเลกุลของสารอินทรีย์ขนาดเล็กผ่านไขมันbilayer [48, 111] การซึมผ่านของน้ำทั่วbilayer ไขมัน [45, 98]

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

2.3 18breview วรรณกรรม
หนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ในชีววิทยาในระหว่างทศวรรษที่ผ่านมาคือการเข้าใจหลักการพื้นฐานของ biomembranes
ซึ่งควบคุมกระบวนการทางชีวภาพต่างๆ ที่เกี่ยวข้องและเป็น
กล้องจุลทรรศน์ การศึกษาของลิพิดสองชั้นที่ใช้เป็นแบบจำลองระบบเมมเบรนทางชีวภาพ
ได้รับความสนใจของการวิจัยเป็นเวลานานการศึกษาทดลองหลายได้ให้แง่มุมของระบบโครงสร้าง
ชุกชุม bilayer ไขมัน นิวตรอนกระจัดกระจาย [ 64 ] , และรังสีเอกซ์การเลี้ยวเบน 64-67
[ 33 ] อาจมีประสิทธิภาพมากที่สุดเทคนิคการทดลองเพื่อตรวจสอบ
โครงสร้างระดับปรมาณู . เทคนิคการทดลองอื่น ๆได้แก่ อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี 68-71 NMR [ ]
[ 72 ] DSC fluorescence spectroscopy [ 73 ]แม้ว่าทดลองแนวทาง
cornerstone ในการวิจัยเยื่อมันมักเป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับทั้งหมด รายละเอียดของปรมาณู
การทดลองเท่านั้น การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ เช่น แบบจำลองพลวัตเชิงโมเลกุลสามารถช่วยใน
ความเข้าใจในการทดลอง ในส่วนของการให้รายละเอียดที่
โดยปรมาณูใช้งานไม่ได้หรือยากที่จะได้รับ [ 27 , 40 , 41 , 74 , 75 ] .
0
พลศาสตร์เชิงโมเลกุลศึกษาได้มีการพัฒนามากกว่าทศวรรษที่ผ่านมาจากวิธีการศึกษา
พลวัตของของเหลวของทรงกลมแข็งและอนุภาค เลนนาร์ด โจนส์ เพื่อการศึกษาประเภท
ของระบบในระดับปรมาณู . การพัฒนาใช้เฉพาะของพลศาสตร์โมเลกุลคือ
ใช้อย่างมากใน 1980 เมื่อหมายเลขของวัตถุประสงค์ทั่วไปจำลองคอมพิวเตอร์โปรแกรมกลายเป็น
ใช้ได้เช่นอำพัน [ 76 ]charmm [ 77 ] gromos [ 78 ] และ opls [ 79 ] ตอนแรกหลายคน
จำลองของระบบแบบจำลอง bilayer เมมเบรนตัวทำละลายง่ายๆ โดยไม่ได้ศึกษา โดย ฟาน เดอร์ ploeg
และ 80 berendsen [ 81 ] ความพร้อมของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพได้เปิดวิธีการใหม่สำหรับนักวิจัย
แทนแบบง่าย ๆเหล่านี้ โดยคนที่มีความซับซ้อนมากขึ้น .
MD บุกเบิกการจำลองการศึกษา dipalmitoylphosphatidylcholine dppc / น้ำไบนารีระบบ เป็นผู้แทนของเมมเบรนทางชีวภาพ
ศึกษาโดย egberts ในปี 1988 [ 82 83 ] ในการศึกษานี้ ผลการทดลองที่ทำซ้ำ
การจำลองระบบและซึ่งสามารถใช้เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการจำลองโมเลกุลอื่น ๆในอนาคต
จึงได้ถูกจัดตั้งขึ้น จำลองเหล่านี้ให้
ภาพละเอียดมากในระดับอนุภาคของการจัดเรียงแบบคงที่และคุณสมบัติแบบไดนามิกของ
ส่วนประกอบโมเลกุล นอกจากนี้ยังให้ข้อมูลเชิงลึกในการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในช่วงการเปลี่ยนผ่านจากหลัก
เจลผลึกเหลวของรัฐ จากนั้นแบบจำลองพลวัตเชิงโมเลกุลของ
เยื่อชีวภาพมาของอายุ ข้อตกลงที่ยอดเยี่ยมของผลลัพธ์ที่ได้กับ
พลศาสตร์โมเลกุลต่างๆ ( MD ) การศึกษาในเมมเบรนแบบง่ายๆด้วยการทดลองได้
ยกความเชื่อมั่นในการประยุกต์ใช้แบบจำลองปรมาณูเพื่อมากขึ้นระบบที่ซับซ้อน .
จำลองแผ่นได้รับการตรวจทานหลายครั้งระหว่าง 90 [ 41 , 43 , 45 , 75 , 84 ] .
เพิ่มความสนใจในการปฏิบัติ เช่น สนับสนุนให้นักวิจัยทำการจำลอง