不同环境下色氨酸荧光偏移的QM/MM研究

肖富贵

大家好，最近在看一个组的文献，对他们的工作非常感兴趣。首先介绍一下他们的工作。

色氨酸是蛋白的一种氨基酸，色氨酸的荧光现象是蛋白质研究中一种非常有用的指标，因此，理论预测色氨酸在不同蛋白质环境下的荧光偏移非常有价值，比如某个氢键可能红移/蓝移色氨酸的荧光峰。
这个组有了QM/MM方法来研究荧光偏移的现象。计算的步骤大致如下：

（1）优化色氨酸的激发态的结构，他们用的方法是CIS，环境是真空，得到色氨酸的激发态的结构，留待以后备用。

（2）做基态QM/MM计算。QM部分是色氨酸，MM部分是蛋白质以及溶液部分。QM用的方法是半经验的ZINDO，MM用的方法是CHARMM力场。怎样处理QM和MM的相互作用呢？将MM部分看成是点电荷，将点电荷在QM部分的势能V计算出来，然后将这部分的势能V加到Fock算符内。QM部分对MM部分的作用是通过QM部分的原子电荷来完成的，貌似作者用的是mulliken电荷。

（3）做激发态的QM/MM动力学，作者用了(1)得到的色氨酸的激发态的结构，然后在动力学的过程中固定住此结构，但是色氨酸的原子电荷是可以变化的，这是因为MM部分在运动，所以MM部分在QM部分形成的势就V会变化，这样Fock算符就会变化，波函数也会跟着变，最后原子电荷也就跟着变了。

注意，这里作者没有考虑极化效应，在作者的某一文章里，作者认为极化效应对色氨酸的机发能没有多大的影响，所以就没有考虑。

最后，我觉得作者的方法比较简单可行，因此我也想试着用这种方法研究自己的体系，有几个小问题，请讨论一下。
（1）哪位前辈有ZINDO程序没有源码，请问哪位有ZINDO的源码，可不可以提供一下？
（2）作者的文章是2000年左右的，因此模型稍显粗糙，哪位做这方面的前辈可不可以说一下最近有没有更优秀的方法来实现上述的目的？
（3）欢迎各种讨论！

sobereva

可以改进的地方：
激发态结构优化现在标配是TDDFT了。
基态QM/MM计算用ZINDO莫名其妙，ZINDO主要目的就是计算激发能的，其它干什么都不适合。色氨酸那么小，用DFT是标准办法。就算当年做不动，AM1也是更好的选择。
QM的电荷应改用拟合静电势电荷或者ADCH之类对静电势重现性更好的电荷。Mulliken电荷对MM区域的静电作用描述很烂。或者更好的，直接基于QM部分密度计算MM原子核的电场得到受力。
固定色氨酸在孤立状态下的激发态结构有点欠妥。完全可以在相应的蛋白环境下来优化，这样再固定效果会更好。另外，固定的做法是否合理，应该通过具体计算数据检验一下。

肖富贵

sobereva 发表于 2015-1-2 18:45
可以改进的地方：
激发态结构优化现在标配是TDDFT了。
基态QM/MM计算用ZINDO莫名其妙，ZINDO主要目的就是 ...

多谢Sob前辈！！