集合坐標溫度加速的蛋白質(zhì)分子動力學模擬.pdf

1、溫度加速的分子動力學模擬(Temperature-Accelerated Molecular Dynamicsor TAMD)可以有效地加速采樣。在該方法中，引入了一系列的虛擬自由度，同時耦合對應的物理自由度，放到高溫下進行模擬。其他的物理自由度則放在低溫下進行模擬。由于虛擬自由度是在高溫下模擬，這樣他們具有更高的動能以越過更高的勢壘（同時帶動耦合的物理自由度越過勢壘）。對于整個體系，一部分自由度處于高溫，一部分自由度處于低溫，整個體系

2、偏離正則分布。原有的方法沒有給出恢復正則分布的框架。
　　在絕熱近似下，本文給出了恢復正則分布和系綜平均的方法。擴大集合運動（amplified collective motion or ACM）方法是利用蛋白質(zhì)各向異性的彈性網(wǎng)絡模型，尋找蛋白質(zhì)運動頻率較慢的方向并進行高溫加速采樣的方法。我們在這里把TAMD和ACM結(jié)合了起來，開發(fā)了ACM-TAMD方法。利用溫度加速的分子動力學模擬，我們還研究了配體從乳糖阻遏蛋白質(zhì)中解離的過程。

3、
　　在第1章中，我們介紹了一些相關的概念，以及一些常見的加速/加強采樣的方法。
　　在第2章中，我們詳細介紹了溫度加速的分子模擬在絕熱近似下恢復正則分布和系綜平均的方法。我們用正丁烷體系驗證了該方法的準確性，用丙氨酸二肽體系驗證了該方法在加強采樣和恢復系綜平均、正則分布的方面的能力，用GB1多肽驗證了結(jié)合ACM后的ACM-TAMD方法的有效性。
　　在第3章，利用溫度加速的分子動力學模擬，我們研究了配體從乳糖阻遏蛋白

4、的誘導物結(jié)合結(jié)構(gòu)域分離的過程。運用TAMD方法，配體的解離可以在相對短的模擬時間中觀察到。這使得我們可以采樣更多的解離軌跡，進行系統(tǒng)分析。根據(jù)TAMD的絕熱近似，除了一個自由度，其他所有的自由度都從室溫下的正則分布中進行了采樣。因此，采樣分布和常溫下的正則分布是非常接近的，可以進行有意義地統(tǒng)計分析。該工作用一種系統(tǒng)的方法來分析配體解離過程和各種蛋白質(zhì)構(gòu)象的坐標波動之間的相關性。該分析方法利用了相對熵，允許對線性和非線性相關性都加以考慮。