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摘要
对于粗粒化力场的研究是考察生物大分子微观结构的动力学特征的重要基础,目前已开发的适用于生物体系的粗粒化力场精确度无法确定。本文采用迭代玻尔兹曼反演法(IBI),开发在确定精确度下适用于膜环境中的肽链的粗粒化力场。迭代玻尔兹曼反演法是一种基于分子结构确定势函数参数的方法,通过重现全原子结构动力学,模拟生成分子结构的各项分布函数,通过多次迭代计算,直到达到精确度要求,并同时确定力场参数。本文采用GRO MACS软件建立了肽链KALP在膜环境DPPC下的全原子模型及粗粒化体系,沿用较为成熟的Martini映射方案对体系进行粗粒化。玻尔兹曼反演方法可以确定体系中分布函数与势能之间的对应关系,以此为基础,由稳态下全原子体系的分布函数确定粗粒化体系的初始势能参数,并进行粗粒化模拟。进一步,将模拟结果与全原子体系进行对比,引入误差对势能参数进行修正,不断再次进行粗粒化模拟,获得多次迭代计算结果。直到粗粒化体系与全原子体系的分布函数误差达到精确度要求,最后获得该体系的粗粒化力场的精确结果。本文采用获得的精确的粗粒化力场,对体系进行外力加载下的动力学模拟,重现全原子体系膜环境中肽链的分布函数与静态结构,并检验力场的可靠性。目前迭代玻尔兹曼反演法主要应用于高分子聚合物材料的粗粒化力场开发,未发现其对于蛋白质结构的粗粒化力场探索,本文是第1次采用该方法进行的粗粒化力场开发,只是针对具体的肽链处在膜环境下的粗粒化力场研究。对于结构更复杂的蛋白质分子仍需具体研究其力场参数,由于蛋白质本身分子量大、结构复杂,所处生物环境更是多样,对生物体系的粗粒化力场的开发仍需要进一步的探索。
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