集合坐標(biāo)溫度加速的蛋白質(zhì)分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、溫度加速的分子動(dòng)力學(xué)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(shí)耦合對(duì)應(yīng)的物理自由度，放到高溫下進(jìn)行模擬。其他的物理自由度則放在低溫下進(jìn)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(dòng)能以越過(guò)更高的勢(shì)壘（同時(shí)帶動(dòng)耦合的物理自由度越過(guò)勢(shì)壘）。對(duì)于整個(gè)體系，一部分自由度處于高溫，一部分自由度處于低溫，整個(gè)體系

2、偏離正則分布。原有的方法沒(méi)有給出恢復(fù)正則分布的框架。
　　在絕熱近似下，本文給出了恢復(fù)正則分布和系綜平均的方法。擴(kuò)大集合運(yùn)動(dòng)（amplified collective motion or ACM）方法是利用蛋白質(zhì)各向異性的彈性網(wǎng)絡(luò)模型，尋找蛋白質(zhì)運(yùn)動(dòng)頻率較慢的方向并進(jìn)行高溫加速采樣的方法。我們?cè)谶@里把TAMD和ACM結(jié)合了起來(lái)，開(kāi)發(fā)了ACM-TAMD方法。利用溫度加速的分子動(dòng)力學(xué)模擬，我們還研究了配體從乳糖阻遏蛋白質(zhì)中解離的過(guò)程。

3、
　　在第1章中，我們介紹了一些相關(guān)的概念，以及一些常見(jiàn)的加速/加強(qiáng)采樣的方法。
　　在第2章中，我們?cè)敿?xì)介紹了溫度加速的分子模擬在絕熱近似下恢復(fù)正則分布和系綜平均的方法。我們用正丁烷體系驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性，用丙氨酸二肽體系驗(yàn)證了該方法在加強(qiáng)采樣和恢復(fù)系綜平均、正則分布的方面的能力，用GB1多肽驗(yàn)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(dòng)力學(xué)模擬，我們研究了配體從乳糖阻遏蛋白

4、的誘導(dǎo)物結(jié)合結(jié)構(gòu)域分離的過(guò)程。運(yùn)用TAMD方法，配體的解離可以在相對(duì)短的模擬時(shí)間中觀察到。這使得我們可以采樣更多的解離軌跡，進(jìn)行系統(tǒng)分析。根據(jù)TAMD的絕熱近似，除了一個(gè)自由度，其他所有的自由度都從室溫下的正則分布中進(jìn)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(jìn)行有意義地統(tǒng)計(jì)分析。該工作用一種系統(tǒng)的方法來(lái)分析配體解離過(guò)程和各種蛋白質(zhì)構(gòu)象的坐標(biāo)波動(dòng)之間的相關(guān)性。該分析方法利用了相對(duì)熵，允許對(duì)線性和非線性相關(guān)性都加以考慮。