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[新手求助] 如何进行大体系下的量化计算?

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发表于 2020-10-21 15:34:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
楼主想计算5000个原子的酶分子与若干有机化合物之间的结合,然后使用multiwfn研究在氨基、苯环等各主要位点上的(sobereva.com)若相互作用、结合能、结合常数。研究方法的选择上遇到了困惑,传统的Gromacs分子动力学可以满足计算量要求,但是其主要针对氢键有关的相互作用比较好,似乎很难描述色散作用和计算结合常数。如果用ORCA计算,更符合楼主习惯和倾向性,但是此情况需要描述的是酶分子和几十个小有机化合物之间的相互作用,似乎初始优化的平衡状态都难以进行。请问各位大神,有无更好的建议?或者已有的研究模式可供参考?

谢谢!

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发表于 2020-10-21 15:37:30 | 显示全部楼层
用QM/MM,活性位点附近100个原子左右用QM,其余用MM

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发表于 2020-10-21 19:06:46 来自手机 | 显示全部楼层
只能用GFN-FF来搞了,据大佬宣称这个力场精度可以达到QM的精度。

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发表于 2020-10-21 19:43:19 | 显示全部楼层
本帖最后由 喵星大佬 于 2020-10-21 19:44 编辑

其实2000个原子的话GFN-xTB也干的动原文里就有优化蛋白结构的
GFN-FF也用GFN2-xTB来对比的,半斤八两

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发表于 2020-10-21 20:45:59 | 显示全部楼层
GFN-FF貌似很吃内存,一个2K结构用GFN-FF跑,192GB内存一致报错,从来没有成功过,就此放弃。

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 楼主| 发表于 2020-10-21 21:28:08 | 显示全部楼层
wzkchem5 发表于 2020-10-21 15:37
用QM/MM,活性位点附近100个原子左右用QM,其余用MM

如果研究酶催化中心介导的化学反应,用QM/MM应该没有问题。但是如果一个蛋白质结构依赖于本身的氨基官能团非共价键结合化合物。显然QM/MM将无从下手,因为该结合位点并不表现出高度选择性,而且该氨基结构遍布蛋白质或者酶体系。

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发表于 2020-10-21 21:30:46 | 显示全部楼层
lao7 发表于 2020-10-21 21:28
如果研究酶催化中心介导的化学反应,用QM/MM应该没有问题。但是如果一个蛋白质结构依赖于本身的氨基官能 ...

那我觉得既然是算非共价作用,那可以看考这个博文

http://sobereva.com/214

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 楼主| 发表于 2020-10-21 21:39:54 | 显示全部楼层
喵星大佬 发表于 2020-10-21 19:43
其实2000个原子的话GFN-xTB也干的动原文里就有优化蛋白结构的
GFN-FF也用GFN2-xTB来对比的,半斤八两

理论上,量化计算需要一个大致合理的初始结构。一个大蛋白质分子如果耦合几十个小离子,计算体系的初始结构如何摆弄?是类似于Gromacs的随机放入吗?谢谢。

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发表于 2020-10-21 21:45:11 | 显示全部楼层
lao7 发表于 2020-10-21 21:39
理论上,量化计算需要一个大致合理的初始结构。一个大蛋白质分子如果耦合几十个小离子,计算体系的初始结 ...

你先用力场优化个差不多的出来啊

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 楼主| 发表于 2020-10-21 21:49:57 | 显示全部楼层
喵星大佬 发表于 2020-10-21 21:30
那我觉得既然是算非共价作用,那可以看考这个博文

http://sobereva.com/214

谢谢!受用。之前阅读过。总觉得初始结构不好弄。即一个大蛋白质分子和小化合物分子,非共价键的作用位点可能好多。到底要摆放多少小化合物分子合适?到底怎么给出初始结构?

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发表于 2020-10-21 21:55:14 | 显示全部楼层
lao7 发表于 2020-10-21 21:49
谢谢!受用。之前阅读过。总觉得初始结构不好弄。即一个大蛋白质分子和小化合物分子,非共价键的作用位点 ...

可以先跑MD看看情况,对于能用量化算的体系跑MD轨迹可以跑很久/很多条轨迹,选择合适的力场还是能提供很多信息的

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发表于 2020-10-21 23:13:26 | 显示全部楼层
lao7 发表于 2020-10-21 21:28
如果研究酶催化中心介导的化学反应,用QM/MM应该没有问题。但是如果一个蛋白质结构依赖于本身的氨基官能 ...

哦,我之前没理解,你说的是酶,我就自动理解成只和催化位点作用了

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发表于 2020-10-22 04:25:07 | 显示全部楼层
“似乎很难描述色散作用和计算结合常数”这是不对的。普通分子力场能合理描述色散作用,本身LJ势里就有专门的1/r^6项描述。

如果有很多位点需要考虑,量化计算时候分别挨个考虑,计算哪个位点时就把哪个位点挖成簇模型计算。
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 楼主| 发表于 2020-10-22 09:20:49 | 显示全部楼层
wzkchem5 发表于 2020-10-21 23:13
哦,我之前没理解,你说的是酶,我就自动理解成只和催化位点作用了

谢谢您的回复!对于小分子化合物和酶蛋白的相互作用来说,可能非专一性的结合更具有普适性和代表性。

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 楼主| 发表于 2020-10-22 09:28:49 | 显示全部楼层
sobereva 发表于 2020-10-22 04:25
“似乎很难描述色散作用和计算结合常数”这是不对的。普通分子力场能合理描述色散作用,本身LJ势里就有专门 ...

谢谢Sob.!请问关于第一个回答:根据您的经验,描述常规的CHON化合物(蛋白质体系)时, 什么力场对色散作用描述的更好些?

第二个回答:提到的簇模型,应该指的是以官能团(靶点)为中心半径截取的模型片段,请问这个截取的模型片段大小及尺寸有无约定俗成的半径范围?谢谢。
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