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在细胞中，Sec转位通道(Sec translocon)允许特异性的蛋白通过细胞膜。来自美国加州理工学院的研究人员首次模拟出Sec转位通道的生物学功能。这项成就需要将纳秒范围的时间尺度提高至分钟范围的时间尺度，比早期的模拟研究提高了六个多数量级。这项研究结果有助于人们详细地理解这种转位通道发挥功能的分子机制。
在这项研究中，论文通讯作者Thomas Miller助理教授和研究生Bin Zhang成功地开发出一种能够比较实验结果和甚至推动实验开展的工具而能够预测之前不能观察到的东西。这种新的计算模型和相关研究结果刊登在Cell Reports期刊上。
Sec转位通道是一种在细胞膜上参与新制造的蛋白的靶向和运输的蛋白通道。当核糖体上合成的蛋白必须运输到细胞外面来发乎它们的功能时，这种通道是必需的。然而，细胞膜阻止包括水分子在内的最小分子不加选择地通过细胞膜。在许多方面上，诸如Sec转位通道之类的通道发挥着类似看守者的作用：一旦Sec转位通道确定一种给定的蛋白用应当被允许通过时，它打开通道并允许这种蛋白做两件事中的一件：被整合进细胞膜或者完全被分泌细胞外。
科学家们对确定一种给定蛋白如何进入Sec转位通道存在争论。基于实验证据，一些人说这种蛋白的氨基酸序列在这当中发挥着重要的作用。其他的研究人员则已证实降低蛋白插入到这种通道的速度确实改变最终的结果，这就表明动力学效可能也发挥着作用。
在2010年和今年早期，Miller和Zhang先后在Proceedings of the National Academy of Sciences期刊和Journal of the American Chemical Society 期刊上表达论文，描述了对Sec转位通道的原子模拟。这些计算机模拟试图解释这种通道中每个原子的每个运动，因而通常需要非常多的计算时间，以致于它们最多只能为持续出百万分之几秒的运动构建模型。与此同时，关于Sec转位通道中的蛋白的实际生物学过程可以持续数秒或数分钟。
Miller和Zhang能够利用他们的原子模拟来确定Sec转位通道中的哪部分是最为重要的和计算出这些部分以允许蛋白通过的方式进行运动时需要花费多少的能量。就这样，他们能够构建出一种更加简单的计算模拟。这种模拟为一组重要的原子而不是为单个原子建模。利用这种简化的模拟，他们能够模拟出这种转位通道几分钟内的运动。
研究人员运行这种简化上万倍的模型，然后观察到蛋白以不同的方式通过这种转位通道。在这种模拟中，任何数目的变量都能够改变，包括蛋白的氨基酸序列、蛋白的电荷、蛋白被插入到这种转位通道中的速率和蛋白尾巴的长度等等。他们研究了这些变化对蛋白命运的影响，研究结果揭示出蛋白在这种转位通道的严密封闭环境中的运送速度是如此缓慢以致于在翻译期间，它们加入到这种通道中的速度是比较重要的。
除了阐述这种转位通道如何发挥作用和调和看似不相干的实验结果，这种新的计算模拟也让研究人员有机会开展在实验室中尚未测试过的计算实验。(
