自动编码器用于分子动力学中的维度约简：集体变量维度、偏置和转换态
摘要：热休克蛋白90（Hsp90）是一种分子伴侣，在ATP水解的游离能量作用下控制客体蛋白的折叠和激活。Hsp90的活性位点位于其N端域（NTD）。我们的目标是利用自动编码器学习的集体变量（CV）结合自适应偏置力（ABF）Langevin动力学来表征NTD的动态性。使用二面角分析，我们对所有可用的实验Hsp90 NTD结构进行聚类，得到不同的本地态。然后，我们进行无偏分子动力学（MD）模拟，构建一个代表每个态的数据集，并使用该数据集来训练自动编码器。考虑了两种自动编码器架构，分别为具有一个和两个隐藏层，瓶颈维度$k$的范围从1到10。我们证明了额外隐藏层的添加并没有显著提高性能，而是导致复杂的CV，增加了有偏MD计算的计算成本。此外，2D瓶颈可以提供足够的不同状态信息，而最佳瓶颈维度是五。对于2D瓶颈，二维CV直接用于有偏MD模拟。对于5D瓶颈，我们对潜在CV空间进行分析，找出最能分离Hsp90状态的CV坐标对。有趣的是，从5D CV空间中选择一个2D CV比直接学习一个2D CV获得更好的结果，并且允许在进行自由能有偏动力学时观察本地态之间的转换。
作者：Zineb Belkacemi, Marc Bianciotto, Herve Minoux, Tony Lelievre, Gabriel Stoltz, Paraskevi Gkeka
论文ID：2306.02935
分类：Computational Physics
分类简称：physics.comp-ph
提交时间：2023-07-26