从快速非平衡过程计算生物分子系统中的自由能剖面
摘要：以时间为尺度的宏观生物分子系统的运行通常需要沿微观反应坐标（RC）跟踪其动力学，然而这超出了当前全原子分子动力学（MD）模拟的范围。解决这个多尺度问题的一个实用方法是将系统建模为一个虚拟过阻尼布朗粒子，它在整个系统存在的有效势能（PMF）的作用下沿着RC扩散。通过采用最近提出的FR方法（I. Kosztin等人，J. of Chem. Phys. 124, 064106 （2006）），该方法只需要对系统进行少量的快速非平衡MD模拟，向前和时间翻转的方向沿着RC进行，我们可以重建PMF：（1）对于十肽的端到端距离的函数，以及（2）指导钾离子通过gramicidin A通道的运动。在这两种情况下，计算得到的PMF与以前用不同方法获得的结果相吻合。我们的方法似乎比其他PMF计算方法快一个数量级，并且还提供了沿着RC的位置相关的扩散系数。因此，获得的PMF和扩散系数可以在合适的随机模型中用于估计所研究系统的重要特性，例如受拉的十肽的平均折叠时间和钾离子通过gramicidin A的平均扩散时间。
作者：Michael Forney, Lorant Janosi and Ioan Kosztin (University of Missouri - Columbia)
论文ID：0807.4358
分类：Biological Physics
分类简称：physics.bio-ph
提交时间：2009-11-13