从快速非平衡过程计算生物分子系统的自由能分布
生物物理
2009-11-13 v1
摘要
通常，深入了解生物分子系统的功能需要沿着微观反应坐标（RC）在宏观时间尺度上跟踪其动力学，这超出了当前全原子分子动力学（MD）模拟的能力。解决这一固有跨尺度问题的一种实用方法是将系统建模为一个虚构的过阻尼布朗粒子，该粒子在由系统其余部分产生的有效平均力势（PMF）作用下沿RC扩散。通过采用最近提出的FR方法[I. Kosztin et al., J. of Chem. Phys. 124, 064106 (2006)]，该方法仅需沿RC对系统进行少量快速非平衡MD模拟（包括正向和反向时间方向），我们重建了以下PMF：（1）十丙氨酸作为其端到端距离函数的PMF，以及（2）引导钾离子通过短杆菌肽A通道运动的PMF。在这两种情况下，计算得到的PMF与先前通过不同方法获得的结果吻合良好。我们的方法似乎比其他PMF计算方法快约一个数量级，此外，它还提供了沿RC的位置相关扩散系数。因此，获得的PMF和扩散系数可用于合适的随机模型，以估计所研究系统的重要特征，例如拉伸十丙氨酸的平均折叠时间和钾离子通过短杆菌肽A的平均扩散时间。
引用
@article{arxiv.0807.4358,
title = {Calculating free energy profiles in biomolecular systems from fast non-equilibrium processes},
author = {Michael Forney and Lorant Janosi and Ioan Kosztin},
journal= {arXiv preprint arXiv:0807.4358},
year = {2009}
}
备注
10 pages, 10 figures, submitted to PRE