小离子半径限制 Martini 3 分子动力学模拟的时间步长
软凝聚态物质
2022-07-27 v1 生物物理
摘要
除其他改进外,Martini 3 粗粒化力场通过一致地使用多种珠子类型与尺寸,更准确地描述了蛋白质口袋与通道的溶剂化。在此,我们表明将 Na 和 Cl 离子表示为“微小”(TQ5)珠子会将可用时间步长限制为 25 fs。相比之下,在 Martini 2 中,无蛋白质的脂质双层系统可使用 30–40 fs 的时间步长。该限制与例如需要长平衡时间的相分离脂质混合物相关。我们推导了分子动力学(MD)中时间积分不稳定的定量动力学模型,作为时间步长、离子浓度与质量、系统尺寸以及模拟时间的函数。利用该模型,我们证明在生理条件下离子–水相互作用是不稳定的主要来源,紧随其后的是离子–离子相互作用。我们表明增加离子质量可使用长达 40 fs 的时间步长,且对静态平衡性质以及脂质和离子扩散系数等动力学量的影响极小。增大表示离子的珠子尺寸(从而改变其水合)也允许更长的时间步长。在 Martini 3 模拟中使用更大的时间步长可更有效地探索构型空间。该 MD 模拟崩溃的动力学模型可用于在确定最大允许时间步长时,只要采样效率至关重要便可适用。
引用
@article{arxiv.2204.05121,
title = {Small ionic radii limit time step in Martini 3 molecular dynamics simulations},
author = {Balázs Fábián and Sebastian Thallmair and Gerhard Hummer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.05121},
year = {2022}
}
备注
Manuscript: 28 pages, 6 figures, 6 tables. Supporting Information: 16 pages, 10 figures, 7 tables. The article has been submitted for publication in The Journal of Chemical Physics