蛋白質結構計算機模擬和化學位移分析的新方法.pdf

1、分子動力學模擬是一個重要的在原子水平上研究分子體系的理論工具。分子力場,采樣方法以及計算機硬件的發展使得現在可以模擬更大的分子體系,獲得更精確結果。但是分子動力學還存在著兩個有待解決的問題:采樣效率和分子力場的精度。 由于傳統分子動力學模擬的采樣效率很低,發展了很多算法來增強分子動力學模擬的采樣效率。對分子的構像自由能的計算,也需要對構像空間高效的采樣。但是使用以前的方法通常并不能得到收斂得很好的自由能曲面。
　　在第二章中,在自

2、適應傘形采樣方法的基礎上,結合多拷貝技術和一個對傘形勢的限制性更新的計劃,發展了一種新的增強采樣的方法。在丙氨酸十肽的體系上,使用這種方法得到了收斂很好的自由能曲面,并計算了α螺旋和β折疊兩種構像的相對自由能。
　　第三章中,我們提出了一種新的哈密頓副本交換方法,根據丙氨酸二肽在特定力場下的主鏈二面角的自由能曲面構建了一組傘形勢來補償主鏈二面角構像轉變的能壘。我們還推導了廣義的加權直方圖分析方程用來以計算體系的自由能曲面。該方法能

3、夠得到精度很高的丙氨酸三肽和四肽的主鏈二面角的自由能曲面,對一個螺旋結構的17肽的采樣也獲得了比傳統分子動力學好得多的構象間的平衡。 對蛋白質模擬而言,分子動力學模擬的質量極大的依賴于分子力場的精確性。由于目前常用的分子力場采用了一種過于簡單的函數形式來描述蛋白質的主鏈二面角,并且在參數化過程中不恰當的使用了真空下的量化計算結果作為目標數據,導致力場對蛋白質的主鏈二面角的描述有失準確。
　　在第四章中,嘗試通過增加主鏈二面角的交叉