tip4p水中加了一写水溶性氨基酸会导致无法结冰吗？

shuihua

最近在做结冰模拟，在论坛看了很多帖子。

---

第一个例子是水＋冰核
水是gmx solvate tip4p 构建的，冰是genice2 tip4p 1h生成的。z轴方向分布是 水+冰+水。最小能量跑完之后，直接做了npt。（5ns 250K 1bar）integrator              = md        ; leap-frog integrator
nsteps                  = 5000000     ; 1 * 5000000 = 5000 ps = 5 ns
dt                      = 0.001     ; 1 fs
; Output control
nstxout                 = 1000       ; save coordinates every 1.0 ps
nstvout                 = 1000       ; save velocities every 1.0 ps
nstenergy               = 1000       ; save energies every 1.0 ps
nstlog                  = 1000       ; update log file every 1.0 ps
; Bond parameters
continuation            = no       ; Restarting after NVT
constraint_algorithm    = lincs     ; holonomic constraints
constraints             = h-bonds   ; bonds involving H are constrained
lincs_iter              = 1         ; accuracy of LINCS
lincs_order             = 4         ; also related to accuracy
; Neighborsearching
cutoff-scheme   = Verlet
ns_type         = grid     
nstlist         = 10      
rcoulomb        = 1.0      
rvdw            = 1.0     
; Electrostatics
coulombtype             = PME       ; Particle Mesh Ewald for long-range electrostatics
pme_order               = 4         ; cubic interpolation
fourierspacing          = 0.16      ; grid spacing for FFT
; Temperature coupling is on
tcoupl                  = V-rescale             ; modified Berendsen thermostat
tc-grps                 = system   ; two coupling groups - more accurate
tau_t                   = 0.1                ; time constant, in ps
ref_t                   = 250                ; reference temperature, one for each group, in K
; Pressure coupling is on
pcoupl                  = Parrinello-Rahman     ; Pressure coupling on in NPT
pcoupltype              = isotropic             ; uniform scaling of box vectors
tau_p                   = 2.0                   ; time constant, in ps
ref_p                   = 1.0                   ; reference pressure, in bar
compressibility         = 4.5e-5                ; isothermal compressibility of water, bar^-1
refcoord_scaling        = com
; Periodic boundary conditions
pbc                     = xyz       ; 3-D PBC
; Velocity generation
gen_vel                 = no        ; Velocity generation is off
; Dispersion correction
DispCorr    = EnerPres  ; account for cut-off vdW scheme

跑完之后观察，发现正常结冰了。

---

第二个例子，我想做的是结冰对水中氨基酸的影响，看它会如何移动，验证一下实验。
我先找到一个氨基酸的pdb，然后用packmol做了一个8*8*6nm的包含200个氨基酸的盒子，之后用sobtop生成了gro和top文件，top文件里面这200个氨基酸算一整个MOL。
接着用gmx solvate 往这个盒子里面放tip4p 放了~11k个水。冰核我依旧用的genice2生成的，大概8*8*1nm。然后我把两个结构并在了一起[z轴分布是冰层+(氨基酸溶液)]。合并后的top文件，我是根据氨基酸的水盒子把SOL的数量加上了冰的。结构构建完成之后，我按照例一的步骤做em和npt。
最终 冰融化了，氨基酸也均匀的排布在整个空间。

---

这里我觉的氨基酸构建的时候，是不是应该和水分子一样，是一个氨基酸分子算一个gro的molecule，这样才合理。其次就是，按照一般的想法，低温下应该是水分子往冰层移动结冰，氨基酸另一侧富集，这样应该是预期的样子吧。
最后如果在冰层的另一边加上一点水，这样会稳定冰层的结构吗？我在跑md的时候，是不是应该给冰层加一些限制。

shuihua

.

Seyilaxa

1.溶质溶于液体本身就会导致熔点降低
2.用于维持冰结构的主要作用是水分子之间的氢键作用，而氨基酸这种两性离子会显著干扰原本冰层中氢键
3.TIP3P/Ice的参数是针对纯冰相进行优化的（DOI: 10.1063/1.1931662），用于描述混合物体系本身就有一定局限性
综上，想要模拟溶液的结冰行为，先要大概通过实验判断体系的凝固点，但也要注意而TIP3P/Ice大概率是不能精准复现凝固点的；另外如果可能，最好是从混合物固相的晶体结构出发来建模，避免溶质分子对冰层的破坏

shuihua

Seyilaxa 发表于 2024-8-22 00:31
1.溶质溶于液体本身就会导致熔点降低
2.用于维持冰结构的主要作用是水分子之间的氢键作用，而氨基酸这种两 ...

那我先试试调一下npt的参数。因为我也是刚学这个gromacs，要是构建固相的结构模型可能对我来说有点困难。后面我想尝试放更少的氨基酸，看能不能结冰。谢谢您的解答！