Силовое поле FFSol для расчета взаимодействий молекул в водном окружениистатья
Статья опубликована в журнале из списка RSCI Web of Science
Статья опубликована в журнале из перечня ВАК
Статья опубликована в журнале из списка Web of Science и/или Scopus
Дата последнего поиска статьи во внешних источниках: 1 декабря 2021 г.
Аннотация:Детальный расчет взаимодействий белка в воде, заданной в явном (молекулярном) виде, занимает очень много вычислительного времени. Расчет ускоряется, если вода задана в неявном виде (как непрерывная среда), но становится значительно менее точным, если не используется дополнительный (и также занимающий большое время) расчет доступных растворителю поверхностей атомов белка. Цель нашего исследования получение параметров невалентных взаимодействий атомов при неявном учете водного окружения и отсутствии дополнительных расчетов доступной растворителю поверхности. Так как для получения параметров взаимодействия атомов в “вакуумном окружении” используют экспериментально полученные кристаллические структуры и энтальпии их сублимации, то в “водном окружении” необходима поправка энтальпии сублимации на рассчитанную с помощью констант Генри свободную энергию сольватации молекул. Обработав 58 структур кристаллов и термодинамические данные по их сублимации и растворению, мы получили параметры притяжения и отталкивания для характерных для белка атомов (H, C, N, O, S) в различных ковалентно-связанных состояниях, а также параметры электростатических взаимодействий. При этом все параметры ковалентных взаимодействий брали из силового поля ENCAD, а все парциальные заряды всех атомов отдельных молекул кристалла рассчитывали квантово-механически. Искомые параметры ван-дер-ваальсового и электростатического взаимодействий в воде оптимизировали так, чтобы наилучшим образом описать равновесные структуры кристаллов, их сублимацию и растворение при комнатной температуре. С оптимизированными параметрами средняя погрешность расчета энергии связи молекул в кристалле в “вакуумном” и “водном” окружении составила менее 10%.