结合加权集成模拟与基于非马尔可夫理论的马尔可夫模型“微态”加速长时间尺度动力学估计
统计力学
2020-10-02 v3 生物物理
化学物理
摘要
加权集成（WE）模拟策略提供了对非平衡过程（如分子折叠或结合）的无偏采样，但速率常数的提取依赖于表征稳态行为。遗憾的是，足够复杂系统的 WE 模拟在观测模拟时间内不会弛豫到稳态。本文表明，利用马尔可夫状态模型（MSM）领域开发的方法对分子构型进行后模拟聚类为“微箱”，可在 WE 模拟自身达到稳态收敛之前从 WE 数据中得到无偏动力学。由于 WE 轨迹是有方向的且非平衡分布，可使用历史增强 MSM（haMSM）公式，其在任意小滞后时间下无偏地给出平均首次通过时间（MFPT）。可在绕过非平衡加权集成通常难以满足的收敛要求的同时获得准确动力学。我们在一个二维随机能量景观上的简单扩散过程中验证了该方法，随后利用 WE 分子动力学分析原子级蛋白质折叠模拟。我们报告了在蛋白质折叠时间与路径无偏估计方面取得显著进展，尽管关键挑战依然存在。
引用
@article{arxiv.1903.04673,
title = {Accelerated estimation of long-timescale kinetics by combining weighted ensemble simulation with Markov model "microstates" using non-Markovian theory},
author = {Jeremy Copperman and Daniel Zuckerman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.04673},
year = {2020}
}