一种在分子动力学模拟中将速率常数作为动力学约束纳入的方法
计算物理
2020-06-02 v1 统计力学
生物物理
化学物理
摘要
从统计力学角度看，对分子系统的完整表征需要实验确定其可能状态、各状态布居以及相应的互转换速率。已有成熟方法可在分子动力学模拟中利用结构限制纳入关于状态的信息，并利用热力学限制纳入关于布居的信息。然而，如何纳入关于互转换速率的实验知识仍不明确。在此我们引入一种将已知速率常数作为约束施加于分子动力学模拟的方法，其基于最大熵原理与最大路径原理的结合。从由分子动力学或增强轨迹采样获得的现有轨迹系综出发，该方法给出与动力学约束一致且受最小扰动的路径分布，以及修正的自由能和承诺子景观。我们将该法应用于简单玩具系统以及肽缔合与折叠的全原子分子模拟。我们发现，通过结合实验速率系数数据与分子动力学模拟，能够确定新的过渡态、反应机理和自由能。例如，在 chignolin 蛋白折叠的情形中，我们发现施加更慢的折叠速率会将过渡态移向更类天然构象，同时增加非折叠区的稳定性。
引用
@article{arxiv.2006.00868,
title = {A method of incorporating rate constants as kinetic constraints in molecular dynamics simulations},
author = {Z. Faidon Brotzakis and Michele Vendruscolo and Peter. G. Bolhuis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.00868},
year = {2020}
}