河南大学数学与统计学院、河南省应用数学中心（河南大学）王波教授在蛋白质折叠动力学模型数值计算方面取得了重要进展, 相关成果以“Unconditionally Energy-Stable SAV-FEM for the Dynamics Model of Protein Folding”为题在计算数学权威期刊Journal of Scientific Computing(JSC)在线发表.

蛋白质是一种由20种不同的氨基酸组成的聚合物, 是机体细胞的重要组成部分。从结构上看, 蛋白质具有复杂多样的空间构象, 这种精确的结构赋予了蛋白质特定的功能。蛋白质折叠是蛋白质获得其功能性结构和构象的过程。研究蛋白质折叠动力学机制对探究蛋白质的特定功能具有重大意义。在该论文中, 王波教授和合作者首先依据热力学假说建立了耦合的非线性Schrödinger模型探究蛋白质折叠动力学机制。由于模型的强耦合性和非线性特点, 使其求解非常困难, 王波教授和合作者利用SAV方法和时空误差分离技巧构造了线性、解耦的稳定格式, 从而提高了计算效率。最后, 通过数值算例验证方法的有效性。

表 1 比较SAV-FEM和CN-FEM方法的计算cpu时间(s)

图 1 孤子沿蛋白质链传播介导蛋白质构象发生折叠

此项研究受河南省自然科学基金资助项目国家自然科学基(232300420109)、河南省重大公益项目(201300311300)以及河南省高校重点科研研究基(23A110006)资助完成。数学与统计学院2023级博士研究生张丹是论文的第一作者, 该工作在王波教授指导下完成, 邹广安副教授、博士生张豫星参与这项工作, 河南大学是该论文的第一完成单位。

文章链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10915-024-02687-y