请教5个羧酸盐位点+Ln³⁺体系构建与Ln³⁺选择性机理解释

YuniJ

各位老师好，我目前正在以一个已知的蛋白质和LA离子的结构为模板，选择了LA离子周围配位的5个氨基酸和3个水分子进行体系构建，参考教程使用Gaussian做镧系金属配合物的量子化学计算 - 思想家公社的门口：量子化学·分子模拟·二次元进行计算，我的目的是从电子特性和能量特性的角度，探究这个蛋白如何对f区元素的三价金属离子表现出选择性结合的行为。目前存在几个问题如下：
（1）体系构建方面
       1.1 我从蛋白里截取了 5 个残基作为配位簇模型。理由是假设镧系金属离子（这里是 La³⁺）主要与带负电的羧酸盐侧链配位，所以把每个残基的羧基都建成去质子化形式 –COO⁻（不加氢）。这样一来，簇模型本身净电荷为 −5，再加上 La³⁺ 的 +3，整个体系的总电荷就变成 −2，因此在量化计算输入里把 charge 设置为 −2。这种“全部羧基都强制去质子化、用簇模型直接配 La³⁺、总电荷设为 −2”的建模策略，在化学上是否自洽、是否会引入不合理的电荷分布？
      1.2 截取5个残基对探究我的问题是不是会存在问题？是否应该按照镧系离子5A以内进行截取？
      1.3 进行计算时候要不要考虑水分子？
      1.4 对于不同的镧系离子我是选择直接替换，再继续计算，电荷保持是-2，自旋是参考了文献
      1.5  Ln³⁺体系的几何优化是用的#p pbe1pbe/genecp em=gd3bj int=fine opt freq，单点计算用的是#p opt freq genecp em=gd3bj int=fine pbe1pbe，都是真空环境
（2）分析方面
      2.1  刚开始进行量子化学计算，也看了一些参考资料，但是还是不知道该从哪方面进行分析，目前根据已成功的计算先看了配位数和几何结构，然后从log文件中获取了焓和Gibbs free energy，准备探究不同镧系金属离子以LA作为参考ΔH和ΔG有什么差异，请问我若要比较不同 Ln³⁺（如 La/Nd/Yb/Lu）的相对偏好，最推荐输出哪些指标来解释选择性？
（3）单点计算
      3.1 这里有一个问题是原本体系电荷是-2，优化后根据几何优化log文件生成gif的时候电荷变成了-1，我可以修改为-2吗？

备注：提供一个几何优化+振动分析后的结果（没有虚频），但几何结构貌似有点奇怪

sobereva

1.1 可以
1.2 更远距离的残基会从弱相互作用层面产生影响，但如果当前的选择性来自于化学键作用，保留更远的不太必要
1.3 只保留与LA的作用有密切关系的水，其它的用隐式溶剂模型表现


2.1 对比与不同离子的结合自由能的差异

3.1 该是几就设成几，甭管gview的判断

YuniJ

sobereva 发表于 2025-12-16 00:39
1.1 可以
1.2 更远距离的残基会从弱相互作用层面产生影响，但如果当前的选择性来自于化学键作用，保留更远 ...

好嘞老师！谢谢老师！