大分子晶体中溶剂的积分方程模型

溶剂可占据大分子晶体高达约70%的体积，因此拥有能预测周期系统中溶剂分布的模型有助于改进对晶体学数据的解释。然而，适用于周期溶质的隐式溶剂模型很少，而晶体学结构通常在假设平面溶剂模型的情况下解析。在此我们提出新开发的3D-RISM积分方程方法的周期版本，能够高效求解并准确描述周期系统中的水和离子分布；该代码可计算准确的梯度，用于最小化或分子动力学模拟。新方法包含对OZ方程的扩展，该扩展是为带电溶质产生电荷中性所必需的，其需要对先前未确认的过剩化学势贡献一项附加项；对于核酸或任何其他带电体系而言，这是一个重要考量，其中大部分或全部的对抗离子与共存离子都属于“无序”溶剂。我们展示了若干蛋白质、RNA及小分子晶体的计算结果，表明由周期3D-RISM溶剂模型预测的X射线散射强度和溶剂结构比refmac5或phenix精修程序中使用默认平面溶剂模型计算的强度与实验更为吻合，在2至4 {\AA}范围内改善最为显著。讨论了将积分方程模型纳入晶体学精修的前景。