通过枚举和序贯蒙特卡罗方法研究晶格链聚合物堆积缺陷的统计几何

蛋白质中存在空隙作为堆积缺陷，并且通常与蛋白质功能相关。我们研究了二维晶格链聚合物中空隙的统计几何。我们将空隙定义为拓扑特征，并开发了一种简单的检测算法。对于短链，通过枚举所有构象来检查空隙几何。对于长链，使用序贯蒙特卡罗重要性采样和重采样技术探索空隙几何空间。我们表征了空隙的几何性质与链长的关系，包括空隙形成的概率、预期空隙数量、空隙大小和空隙壁大小。我们形式化了晶格聚合物堆积密度的概念，并进一步研究了堆积密度与紧密度之间的关系，这两个参数经常用于描述蛋白质堆积。我们发现，完全伸展和最大紧致的聚合物具有最高的堆积密度，但具有中等紧密度的聚合物具有较低的堆积密度。为了研究空隙形成的构象熵效应，我们表征了空隙形成的构象减少因子，并发现存在强烈的末端效应。空隙更可能在链末端形成。当不要求存在空隙时，末端效应的临界指数是自接触环形成的临界指数的两倍。我们还简要讨论了本研究中使用的序贯蒙特卡罗采样和重采样技术。