分子动力学的重现性？

霜晨月

经常看到一些模拟蛋白质构象变换的文献，比如蛋白与配体结合之后发生的变化；再如将某个THR突变成ILE之后，比较mutant与wild type的动力学行为差异。大部分文章都是针对一两条轨迹进行分析，得出结论。
但是，我们都知道分子动力学的重现性并不好。所以，作者只做一两条轨迹，发现某个有意思的构象变化，这种变化的真实性（或者说必然性）到底如何？应该是有疑问的吧。（当然，作者也可能是做了很多条，但只有一条出现了感兴趣的现象，于是只把这一条轨迹写上去，而根本没提另外的那些轨迹。这样的话，可靠性就更没法说了。）

严格来说，是否应当重复做多条轨迹，比如10条轨迹，其中2-3条出现了类似的构象变化（当然细节不可能完全相同），才可以说，发现的这种现象是真实的、有意义的。但文献上这样做的较少，应该跟计算量和计算资源的限制有关。
我们的MD模拟中也会遇到这种现象，就是在某条轨迹中发现了某个有意思的变化，但再做却重现不出来；由于计算资源和时间等问题，也不可能平行做很多条轨迹进行重复。那么，这种构象变化，能算是有意义的吗？直接扔了又可惜。
（当然，只有这一条轨迹，好好make story，投给档次低点的杂志应该也能发。这里说的不是为了发文章。）

欢迎各位达人交流、指正。

liyanting

您好，我也遇到了分子动力学模拟过程中的重现性问题，想问问您的重现性差异大吗，重复三次，dG=-400kj/mol,- 200kj/mol, 40kj/mol。这正常吗

greatzdk

重复是要做的，如果现象为真实则能在特定时间尺度内重复。

sobereva

是应当重复做多条轨迹，而大量文章就是“作者也可能是做了很多条，但只有一条出现了感兴趣的现象，于是只把这一条轨迹写上去”，报喜不报忧

霜晨月

liyuanhe211 发表于 2017-6-24 17:09
我认为轨迹重复并不能说明不可靠。

假设动力学做的合理，可以较好的反应真实情况，则“动力学模拟能得到 ...

我理解您的意思，也就是说，只要动力学做得合理，即便是重复做了10条、20条轨迹，某个现象只发生了一次，这也表明该现象是可以发生、会发生的；进一步，如果动力学模拟确实反映真实情况，那这就说明该现象在真实情况下也是可以发生的。
不过，还有另一个方面的问题。
比如，已知，蛋白A的TYR100突变成PHE之后，蛋白A就不能跟蛋白B结合了。（突变残基并不在蛋白交界面上。）假如MD模拟表明，因为Y100F之后，导致A发生了某些特定构象转变，所以A与B不能结合了。
如果MD模拟是合理的，那么，真实情况下这个过程的确是可能发生的。但是，这是否就是Y100F突变导致AB不能结合的真正原因呢？不见得，因为真实情况下，Y100F突变完全可能是通过诱导A发生了另外的变构，从而阻止AB结合。
因此，如果根据这个单次模拟结果，认定Y100F突变就是这样导致AB不能结合的，就失之于武断。而如果这个模拟结果能够重现，那就可靠得多了。但是，这种MD模拟动辄数百ns甚至us，想要多做几条轨迹并不容易。

谢谢。

ulosggs

“作者也可能是做了很多条，但只有一条出现了感兴趣的现象，于是只把这一条轨迹写上去”

就是这样

liyuanhe211

我认为轨迹重复并不能说明不可靠。

假设动力学做的合理，可以较好的反应真实情况，则“动力学模拟能得到某过程”==>“某过程会发生”是没有问题的，只不过反命题“动力学模拟未能得到某过程”==>“某过程不会发生”是错误的。某条轨迹跑了10ns发现了一个过程，重复一样的轨迹不能再次得到，只不过可能第二个随机过程需要跑到100ns才发生而已。

动力学本来就有随机性，与分子运动的真实情况相同。假设某蛋白会以一定的概率发生A过程，寿命为以t为期望值的一个分布，在实际体系当中，并不是达到t就一定发生，可能很快发生、也可能很长时间才发生。这与做动力学的情况是一致的。