氨基酸蛋白质的pka值用QM算是不是很不靠谱

michaelm · 发表于 Post on 2021-6-15 02:09:48

最近试着用QM算了一下单个氨基酸的pka值（按论坛里的指点，用cbs-qb3和smd方法），算出来和已知的pka值相差很大（有些大到4以上）。论坛里的例子，像甲酸，算出来确实和实验值接近。

搜了一下，常用的算氨基酸和蛋白质pka的方法更多的是半经验或者MD。我想请教一下，1）是不是已知QM算pka只能处理很小的分子？2）什么是QM计算结果偏离实际的主要原因？

谢谢。

喵星大佬 · 发表于 Post on 2021-6-15 04:10:39

本帖最后由喵星大佬于 2021-6-15 04:18 编辑

和体系大小基本关系不大
这里的误差主要是smd溶剂模型对于离子溶剂化能的误差。
要算准pKa(水溶液)需要加上足够的显式溶剂并做好构象平均。另外，http://sobereva.com/593这里面的方法可能有效

sobereva · 发表于 Post on 2021-6-15 10:15:26

不存在“算氨基酸和蛋白质pka的方法更多的是半经验或者MD”
半经验没法直接用，虽然MOPAC支持PKA关键词，但那个精度远不如恰当方式量化算出来的
只要精确的QM计算算得动，完全没有体系尺寸的限制。结合DLPNO-CCSD(T)算氨基酸乃至小肽的pKa没有难度。
一方面是上面说的构象权重、溶剂效应的恰当考虑，还应注意考虑计算用的模型。实验测pKa用的是模型体系，计算应当和实验一致。

michaelm · 发表于 Post on 2021-6-15 14:40:04

结合DLPNO-CCSD(T)算的意思是，用DLPNO-CCSD(T)算气态自由能，还是只是用DLPNO-CCSD(T)算气态单点能，自由能修正另外做？

sobereva · 发表于 Post on 2021-6-15 16:19:59

michaelm 发表于 2021-6-15 14:40
结合DLPNO-CCSD(T)算的意思是，用DLPNO-CCSD(T)算气态自由能，还是只是用DLPNO-CCSD(T)算气态单点能，自由 ...

自由能又不可能拿DLPNO-CCSD(T)算，纯数值Hessian耗时要命

michaelm · 发表于 Post on 2021-6-16 01:43:53

谢谢各位指点。读了点文献，想了想，觉得可能问题出在这一类结构气态和溶液里的结构会有比较大的差异。打算这样试试，请问哪里还有不妥？单个氨基酸分子原子数在30左右，计算资源应该不是问题。哪个步骤还可以提高一些？

1）b3lyp-d3bj/def2tzvp+smd优化，取得结构和自由能修正项；
2）优化结构用dlpno-ccsd(t)/aug-cc-pvtz算单点能。
3）优化结构m052x/6-31g*算smd。

我之前照论坛里的例子，用CBS-QB3/G4MP2/G4算过步骤1+2。结果都和实验数据偏差比较大。

喵星大佬 · 发表于 Post on 2021-6-16 01:51:23

建议先认真仔细阅读这两篇文献，完了再考虑怎么搭建模型

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[综合交流] 氨基酸蛋白质的pka值用QM算是不是很不靠谱

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