使用Hessian矩阵计算多肽的力常数能提升分子动力学模拟精度吗？

clock1993

各位老师好，最近在学习使用Sobtop生成小分子参数的时候，尝试计算一个4个氨基酸组成短肽分子在水中的力常数。分子的几何优化与振动分析通过Gaussian16软件完成，关键词设置为opt(gdiis,maxstep=5,notrust) freq b3lyp/6-31++g scrf=(solvent=water) geom=connectivity em=gd3bj。在计算完成之后，在Sobtop中使用mSeminario方法计算了这个分子中的键能与键角参数，并与GAFF预设力场参数以及amber14SB+Parmbsc1中的参数进行了比较。发现其bond与angle项在进行比对GAFF力场与amber14SB+Parmbsc1力场的中的力参数仅存在微小差别，而mSeminario方法计算出来的角度与强度均有差别。具体而言，对于CA-N的键能项(GAFF预设)
    1       4         1        0.144900     2.820016E+05     ; CA-N, prebuilt CT-N

    1       4         1        0.146244     2.034241E+05     ; CA-N, mSeminario method
  CT N          1    0.14490   282001.6 (amber14SB+Parmbsc1)

对于同样一个键角CB-CA-HA，三者的数值分别是：
    7       6      41         1       109.500      4.184000E+02     ; CB-CA-HA, prebuilt CT-CT-HP(GAFF预设)
    7       6      41         1       110.384      3.703616E+02     ; CB-CA-HA, mSeminario method
CB  CA  HA           1   120.000     418.400 (amber14SB+Parmbsc1)
请问mSeminario方法计算出来的力常数与GAFF/Amber力场的预设参数差别(部分项上近50%)如此大正常吗？另外对于多肽这种较少氨基酸组成的小分子，额外使用量子化学的方法计算力常数有价值吗？比如我想要用GMX模拟该多肽分子与蛋白质的复合体系时，直接全部用amber14SB+Parmbsc1+tip3p处理蛋白与多肽分子，与使用量子化学计算多肽分子的参数对模拟结果比较，结果上存在多大的差别呢？谢谢老师！

喵星大佬

不能，实际上影响比较大的是vdW参数，原子电荷和周期性二面角参数，而这些一般力场都是对着实验数据拟合的。
不是说平衡点附近的势能面描述好了动力学行为就能描述好的。

clock1993

喵星大佬 发表于 2024-3-11 19:36
不能，实际上影响比较大的是vdW参数，原子电荷和周期性二面角参数，而这些一般力场都是对着实验数据拟合的 ...

谢谢老师，也就是说小肽还是直接用amber14SB+Parmbsc1更准是吗？

喵星大佬

clock1993 发表于 2024-3-11 20:52
谢谢老师，也就是说小肽还是直接用amber14SB+Parmbsc1更准是吗？

用charmm36m吧

sobereva

clock1993 发表于 2024-3-11 20:52
谢谢老师，也就是说小肽还是直接用amber14SB+Parmbsc1更准是吗？

模拟小肽显然用专门的蛋白质力场，而非通用方式产生的力场。很多专门的蛋白质力场都经过专门的优化和检验，比如模拟得到的小肽二级结构和NMR实验的吻合程度等。靠通用方式产生的参数不可能比那些经过历代发展不断优化的专一性力场更好。另外，对于小肽的模拟，最关键的是二面角参数，而不是键长和键角这样的刚性、对构象影响很小的参数。

用AMBER14SB结合TIP3P没问题。跟Parmbsc1没关系，那是核酸才涉及的。

clock1993

sobereva 发表于 2024-3-12 09:33
模拟小肽显然用专门的蛋白质力场，而非通用方式产生的力场。很多专门的蛋白质力场都经过专门的优化和检验 ...

好的，谢谢老师的耐心解答。