请问从PLUMED做的二维PMF面提取的一维PMF和伞形采样做的一维PMF有什么区别和联系？

Eva_Winter

请问一下，对于一个离子跨膜穿过一个近似圆柱形的离子通道的场景，假设利用PLUMED得到关于z,r坐标的二维PMF势能面（其中z,r分别是通道轴、径向方向），然后从PLUMED里面提取一条r=0的一维PMF曲线，计为曲线A。
利用拉伸动力学、伞形采样的方法获得另一条关于z坐标的一维PMF曲线，计为曲线B。
请问曲线A、B可以类比吗？不能的话主要原因是什么？

抱歉目前还没有图示，因为两种方法做的结果还不太收敛，还在优化。我的初步见解是：两者是不一样的，因为曲线A实际上就是r=0时离子沿z方向（也就是通道中心轴）的势能变化；而曲线B对应的离子轨迹实际上是不完全沿通道中心轴的，因为通道里有水分子存在，离子在被拉伸的过程中也会受到水分子的阻碍，所以虽然整体看起来离子是跨膜穿过，但是真实轨迹是弯弯曲曲过去的，不是沿中心直线的。所以两种情况下的一维PMF是不一样的。曲线B应该更接近于将二维PMF势能面里势能最低点沿最短路径连起来的势能曲线。不知道这种说法对不对？请大家指教一下。

社会主义小战士

没试过PLUMED，不过伞型采样做出来的PMF（Potential of Mean Force）又被称为自由能势能面，虽然只是一条曲线，好像用一维来描述并不合适，而PLUMED做出来的其实也是一个三维数据在二维的投影了，如果在Matlab/Origin里用3D模式，是可以搞一个三维形式的，伞型采样也一样，是自由能势能面（这里说切面可能更好理解）在二维平面的投影。

Frozen-Penguin

PLUMED的做法也是伞形采样。
一维和二维的PMF计算的原理是差不多的，但是二维的采样范围比一维的大，一维的伞形采样在另一个坐标上基本上只在自由能最低的区域。

Eva_Winter

Frozen-Penguin 发表于 2022-3-30 12:48
PLUMED的做法也是伞形采样。
一维和二维的PMF计算的原理是差不多的，但是二维的采样范围比一维的大，一维 ...

嗯嗯，非常感谢，如果可以认为一维的PMF vs. z曲线里每个z位置下的PMF取的都是r方向自由能最低的值，那和我之前的猜测差不多对吧？就是我们把2维PMF算出来之后（如图我草绘了一个很粗糙的），就把r方向的最低PMF值的路径连起来（红色线），这条曲线在z方向的投影是不是就应该和一维伞形采样的PMF曲线是一样了？

Frozen-Penguin

如果只有一条路径，而且一维伞形采样的采样区域就在路径上（拉伸的过程中可能会偏离），就可以这样理解。如果有多条路径就需要用二维的伞形采样才能较为准确地给出PMF。

Eva_Winter

Frozen-Penguin 发表于 2022-3-30 18:21
如果只有一条路径，而且一维伞形采样的采样区域就在路径上（拉伸的过程中可能会偏离），就可以这样理解。如 ...

明白，非常感谢！

Eva_Winter

社会主义小战士 发表于 2022-3-30 09:26
没试过PLUMED，不过伞型采样做出来的PMF（Potential of Mean Force）又被称为自由能势能面，虽然只是一条曲 ...

嗯嗯谢谢