求助使用簇模型计算蛋白-配体相互作用的问题

wbqdssl

各位老师好，我在看了社长的博文要善用簇模型，不要盲目用ONIOM算蛋白质-小分子相互作用问题 - 思想家公社的门口：量子化学·分子模拟·二次元 之后，产生了一些疑惑。我在量子化学计算方面没什么基础，只有分子动力学的经验，因此想请教各位老师如下问题：
1. 在几何优化中，即使冻结边界上的碳原子来对某些残基的位置进行限制，整个体系的结构是否依旧有可能产生较大的变化？尤其对于某些氢键作用，几何优化会不会比较大程度地改变原来的键长键角，来使氢键作用更强，而将体系优化到能量更低的位置，但实际上这种位置在MD模拟中是不会产生的（如下图氨基上的氢会更加靠近箭头指向的氧原子，但实际上在MD模拟中这个作用几乎不存在，主要是右侧羰基与羟基的氢键作用）。在这种体系发生较大变化的情况下用复合物能量减去单体能量算出来的氢键键能是合理可用的吗,还能代表MD模拟中羰基与羟基这个氢键作用的强度吗？
2. 假如我直接选取已经平衡的体系的最后一帧结构（或cluster得到的MD模拟中的代表结构）算能量，不进行几何优化，这样也能算出来氢键键能。这样算出来的氢键键能是否就是当前构型下的氢键键能？如果使用这种结果会存在什么问题嘛？
鄙人完全是新手，恳请各位老师解惑!

sobereva

1 几何优化和MD过程没有可比性。前者得到的是势能面最低结构，后者是对势能面采样。对于较弱的相互作用，几何优化后可能出现，而在温度不很低的动力学过程中，其出现的概率可能很低、平均寿命可能很短

参考
辨析计算化学中的任务类型和理论方法
http://sobereva.com/680（http://bbs.keinsci.com/thread-38982-1-1.html）

2 MD过程的结构每个时刻都不同，所以氢键作用能每个时刻都在变化。取结果的时间平均可以得到特定的模拟环境下的平均的氢键作用能，但显然这和几何优化得到的极小点结构算的不同（由于热运动会一定程度破坏氢键，前者会弱于后者）

wbqdssl

sobereva 发表于 2025-1-30 15:21
1 几何优化和MD过程没有可比性。前者得到的是势能面最低结构，后者是对势能面采样。对于较弱的相互作用，几 ...

非常感谢Sob老师的耐心解答！还需要请教您我下面的理解是否正确？
如果我的目标仅为定性比较不同配体的氢键强弱（例如判断配体A的氢键是否普遍强于配体B），而不需要定量准确地计算特定情况下的氢键作用能；是否可以提取一些已平衡时段的结构用M06-2X/6-311+G(2d,2p) ，使用SMD模型加D3的条件计算氢键键能，再把这些帧的结构的结果取平均来得到最终结果去比较？用这样得到的数据去定性比较是否有一定的意义呢？

sobereva

wbqdssl 发表于 2025-1-30 18:05
非常感谢Sob老师的耐心解答！还需要请教您我下面的理解是否正确？
如果我的目标仅为定性比较不同配体的 ...

可以

既然做了动力学模拟，也建议同时考察氢键存在比率（存在氢键的帧除以总帧数）、平均寿命（根据几何结构特征判断），可以给出更充分的信息

wbqdssl

sobereva 发表于 2025-1-30 22:37
可以

既然做了动力学模拟，也建议同时考察氢键存在比率（存在氢键的帧除以总帧数）、平均寿命（根据几 ...

好的，非常感谢Sob老师！！