粗粒化MD模拟富芳香残基IDR相分离时HPS、CALVADOS2与Mpipi力场表现极大差异的问题

PlanckLi

各位老师、坛友大家好：

我目前正在使用 GROMACS 和 OpenMM 对一个植物热响应蛋白（FUST1）的天然无序区（IDR）进行粗粒化分子动力学（CG-MD）模拟，旨在研究其温度诱导的液液相分离（LLPS）行为。

计算背景与体系特征：

该蛋白 IDR 序列的一个显著特征是富含芳香族氨基酸（Y/F/W 占比高达 15.7%）。

我构建了多链宏观相分离 Slab 模型，具体参数为：50条完整多肽链，置于 15 × 15 × 150 nm 的盒子中（Z 轴极大延展），采用隐式溶剂模型，在 NVT 系综下分别于 298K（生理对照）和 315K（热胁迫诱导温度）进行模拟。

遇到的问题（力场交叉验证结果存在极端差异）：

为了保证数据的严谨性，我分别测试了目前相分离模拟中常用的三种粗粒化力场，但得到了截然不同的物理图像：

• HPS-Urry (GROMACS)：表现非常理想。298K 下体系呈现均匀单相（Max/Min 密度比接近 1.0）；315K 下 Z 轴密度分布呈现完美的双峰，成功重现了热驱动的相分离。
• CALVADOS2 (OpenMM)：蛋白间相互作用似乎过弱。即使在 315K 的诱导温度下，体系最大/最小密度比也仅有 1.08 左右，肽链依然高度分散，未能发生相分离。
• Mpipi (OpenMM)：蛋白间相互作用过强。多肽链极易发生不可逆的过度聚集（近似凝胶化），无法形成具有内部流动性的液态微滴（动态相分离）。
  
  

我已经做过的尝试：

• 为了排除是单一平台或编译导致的问题，我跨平台（GROMACS 和 OpenMM）进行了对照测试，确认是力场本身的参数偏好导致了上述差异。
• 针对 Mpipi 作用力过强的问题，我尝试参考部分文献手动微调了氨基酸残基间的相互作用参数，但改善十分有限，体系依然容易陷入死板的聚集态。
  
  

想向各位经验丰富的老师和前辈请教以下三个问题：

• 力场选择的物理/理论依据：面对这种高芳香族占比序列引起的力场极端敏感性，在撰写论文或汇报时，该如何从底层物理相互作用（尤其是针对 $\pi-\pi$ 相互作用的参数化权重）上，严谨地论证“选择 HPS-Urry 是最合理/适配的”？我很担心被审稿人质疑是因为“凑出了想要的数据”才选择了 HPS。
• 针对性调参建议：对于 CALVADOS2 的“驱动力不足”或 Mpipi 的“过度聚集”，针对这类富含 Y/F/W 的特定序列，大家是否有成熟的参数缩放经验？（比如是否建议专门修改某几种芳香族氨基酸对的 epsilon值或水合半径？）
• 体系规模评估：目前使用 50 条链的 Slab 模型在验证相分离“是否发生”这一现象上是直观的，但如果后续我需要计算并拟合出严谨的热力学相图共存曲线（Binodal curve），50 条链的规模是否足够？还是必须扩增到 100 链以上的体系才能避免严重的有限尺寸效应（Finite-size effect）？