关于分子动力学模拟中疏水效应的问题

JCenter

wzkchem5 发表于 2023-8-12 16:22
不足以说明。直接计算疏水作用、并证明它主导了结合自由能可能比较困难，但是可以迂回一下，改为证明色散 ...

好嘞，谢谢老师的解答。1.结合自由能可以通过gmx_mmpbsa计算得出，色散吸引是怎么计算的呢，好像通过gmx_mmpbsa或者gmx energy也就能得出范德华作用。
2。老师，您的意思是否为将原子电荷设为0后，去掉溶质间静电作用的影响，跑MD,计算没有静电作用下的结合自由能和色散吸引。
3.提及结合自由能，目前好像有GMXPBSA、g_mmpbsa和gmx_mmpbsa.这三种计算结合自由能的方式，哪种比较好一点呢。此外，其计算出来的结合自由能与卢老师的博文《使用Multiwfn做基于分子力场的能量分解分析》（http://sobereva.com/442）做出来的分子间的总相互作用能有何区别呢

wzkchem5

JCenter 发表于 2023-8-12 14:43
好嘞，谢谢老师的解答。1.结合自由能可以通过gmx_mmpbsa计算得出，色散吸引是怎么计算的呢，好像通 ...

1. 范德华作用在实验上包含色散项、Keesom项和Debye项（https://mattermodeling.stackexch ... es-in-dft/6211#6211），但在分子力学里面一般把范德华项取为色散项（Lennard-Jones势里面的6次项）和Pauli排斥项（Lennard-Jones势里面的12次项）的和，gromacs以及其他几乎所有分子力学软件都是取后面这种定义。此时只知道范德华项肯定推不出色散项，但是很多情况下可以稍微修改你的科学问题，把“疏水作用和色散作用哪个重要”换成“疏水作用和【色散项+Pauli排斥项】哪个更重要”，很多时候其实能解答后者就够了（至于对于你的研究目的而言是否足够，那得由你自己结合你的研究目的来判断）。如果一定要把色散作用从【色散项+Pauli排斥项】里拆出来，首先自己写脚本肯定是可以做的，至于能不能用gromacs里的某个现成的功能实现，我就不知道了。
2. 能量是能量，自由能是自由能。疏水相互作用主要是熵的贡献（https://en.wikipedia.org/wiki/Entropic_force#Hydrophobic_force），所以不可能只用能量说明。至于具体用什么方法计算结合自由能最好，还请其他人补充

sobereva

JCenter 发表于 2023-8-12 21:43
好嘞，谢谢老师的解答。1.结合自由能可以通过gmx_mmpbsa计算得出，色散吸引是怎么计算的呢，好像通 ...

可以试图计算原本情况、原子电荷设成0的情况、进一步去掉色散吸引项（把C6系数设0）时的要考察疏水作用的分子间的PMF（体现自由能随距离的变化），试图分析各部分起到的作用

MMPBSA不是干这个的，其中溶剂的熵效应、孔洞能、溶质-溶剂间范德华作用一起被用正比于SASA的项（或意义类似的项）描述，根本说不清楚你要研究的问题

JCenter

wzkchem5 发表于 2023-8-13 03:28
1. 范德华作用在实验上包含色散项、Keesom项和Debye项（https://mattermodeling.stackexchange.com/quest ...

非常感谢老师。学生获益匪浅。

JCenter

sobereva 发表于 2023-8-13 05:25
可以试图计算原本情况、原子电荷设成0的情况、进一步去掉色散吸引项（把C6系数设0）时的要考察疏水作用的 ...

非常感谢老师，学生获益匪浅。

JCenter

sobereva 发表于 2023-8-13 05:25
可以试图计算原本情况、原子电荷设成0的情况、进一步去掉色散吸引项（把C6系数设0）时的要考察疏水作用的 ...

老师，我看您在一个贴子中的回复如截图（http://bbs.keinsci.com/thread-403-1-1.html）所示：关于疏水作用的数值计算，您说的是去掉非键相互作用（LJ势和静电相互作用），LJ势包括交换互斥和色散吸引两项，您截图中的意思是指除了去掉静电相互作用，还要去掉溶质分子的C6系数和C12系数，即溶质分子间的整个范德华作用为0。而此帖中：老师您的建议是仅去掉色散吸引项-C6系数。我好奇的是，代表交换互斥的C12系数什么时候该去掉呢。

sobereva

JCenter 发表于 2023-8-14 10:39
老师，我看您在一个贴子中的回复如截图（http://bbs.keinsci.com/thread-403-1-1.html）所示：关于疏水作 ...

C12留着，否则可能原子间出现过近距离的接触

JCenter

sobereva 发表于 2023-8-15 03:26
C12留着，否则可能原子间出现过近距离的接触

好嘞，感谢老师

JCenter

sobereva 发表于 2023-8-13 05:25
可以试图计算原本情况、原子电荷设成0的情况、进一步去掉色散吸引项（把C6系数设0）时的要考察疏水作用的 ...

卢老师，又来叨扰你啦，温故而知新，重新回过头来看，还是想请教您几个问题，关于疏水作用以及疏水/色散/库伦等对结合自由能的贡献：
1.由于疏水作用是熵贡献，体现在结合自由能中，而色散/库伦只是分子间的非键相互作用。肯定不能横向比较吧,不知道我理解的对不对。
2.如果不能比较，那就应该考虑组分对结合自由能的贡献，这应该是可以横向比较的。从这一点和MD的角度来说，怎么考虑分子间的疏水作用、库伦、色散对结合自由能的贡献呢。按照卢老师所建议的，完整非键作用下的PMF为PMF_full, 把参与反应坐标的两分子的原子电荷设为0(分子间无库伦作用、溶质分子与水之间也无库伦）后得到的PMF为PMF_noQ，进一步，再去掉两分子间的C6色散项，其PMF为PMF_noQ_noDisp。
2a. PMF_noQ_noDisp能算是疏水作用能吗。还是说，PMF_noQ得到的相对结合自由能-PMF_noQ_noDisp下的结合自由能的差值，算是熵效应对结合自由能的贡献呢。因为DeltaG=DeltaU+Delta(PV)-TdeltaS,而deltaU=deltaEk（动能）+deltaEp（势能）,Ep=E库伦+E色散+E排斥+E键相互作用。PMF_noQ_noDisp的计算过程中，尽管溶质分子间的库伦、色散都没了，但是系统内能还不为0，也就没法凸显-TS,而疏水作用本质不就是熵增效应吗。这里我搞不清了
2b. PMF_full下得到的结合自由能-PMF_noQ得到的结合自由能的差值应该不能算是静电作用对结合自由能的贡献吧。因为插值部分涉及到溶剂与溶质间的静电作用、没有电荷造成物质的改变从而间接导致熵的变化。不知道是不是我过于纠结了。