生物分子绝对自由能的简单估算

在分子系统中，自由能差计算之所以出了名的困难，一个原因是在感兴趣的两个状态或系统之间构象重叠或相似性不足。然而，如果每个状态的绝对自由能可以计算出来，重叠程度就无关紧要了。我们提出了一种计算绝对自由能的方法，该方法采用了一个简单构造的、可精确计算的参考系统，该系统与感兴趣的状态具有高度重叠。该方法仅需要通过模拟生成的物理系综构象，以及一次辅助计算，其成本大约相当于中央处理器（CPU）的成本。此外，即使物理系综不完整或分布不当，计算也能收敛到正确的自由能值。作为“原理验证”，我们使用该方法正确预测了可以精确计算绝对值的测试系统的自由能，并预测了亮氨酸二肽在隐式溶剂中的构象平衡。