聚合物内坐标分子动力学的准哈密顿运动方程

传统的大分子分子动力学模拟需要很长的计算时间，因为最有趣的运动比起限制积分时间步长的键长和键角的快速振动要慢得多。在内坐标空间（即以键长、键角和二面角为独立变量）中模拟动力学，在理论上有可能从系统中消除所有无趣的快速自由度。本文提出一种用于大分子内坐标分子动力学模拟的新方法。推导了适用于具有任意数量内自由度的支链分子的运动方程。方程使用正则变量，且比现有类似方程简单得多。在数值测试中，将内坐标动力学与传统的笛卡尔坐标分子动力学在 56 残基球状蛋白的模拟中进行了比较。结果表明，在相同精度下传统动力学与内坐标动力学需要相同的时间步长；并且在氨基酸的标准几何近似下（即固定键长、键角及刚性芳香基团），特征步长为 4 fsec，即为仅固定键长时的两倍。当抑制氢原子旋转时，步长可增至 11 fsec。