Двухступенчатая методика расчета свободной энергии образования субнанометровых полостей в воде методом термодинамического интегрирования
Авторы
-
Ф.В. Григорьев
- В.Б. Сулимов
- А.Н. Романов
Ключевые слова:
Аннотация
В работе представлена оригинальная двухступенчатая схема расчета свободной энергии образования полостей различных объема и формы в воде методом термодинамического интегрирования. Статистические интегралы вычисляются с использованием моделирования ансамбля молекул воды методом Монте-Карло с наложением периодических граничных условий. Реализация предложенной схемы осуществлена в программе CAVE (CAVity free Energy). С целью определения оптимальных параметров моделирования в рамках предложенного алгоритма проведены тестовые расчеты по определению свободной энергии кавитации для сферы, а также для нескольких органических молекул малого и среднего размера. Взаимодействие между молекулами воды описывалось в рамках четырехточечной неполяризуемой модели TIP4P. Для тестирования программы CAVE с ее использованием был рассчитан при нормальных условиях ряд термодинамических характеристик TIP4P-модели. Все найденные величины совпадают в пределах погрешностей с известными ранее. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (код проекта 06-03-33171).
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Библиографические ссылки
- Tomasi J., Persico M. Molecular interactions in solution: an overview of methods based on continuous distributions of the solvent // Chem. Rev. 1994. 94, N 7. 2027-2094.
- Gallicchio E., Kubo M.M., Levy R.M. Enthalpy-entropy and cavity decomposition of alkane hydration free energies: numerical results and implications for theories of hydrophobic solvation // J. Phys. Chem. B. 2000. 104, N 26. 6271-6285.
- http://www.gromacs.org/
- Brooks B.R., Bruccoleri R., Olafson B., States D., Swaninathan S., Karplus M. CHARMM: a program for macromolecular energy, minimization, and dynamics calculations // J. Comp. Chem. 1983. 4. 187-217 (http://www.charmm.org/).
- Floris F.M., Selmi M., Tani A., Tomasi J. Free energy and entropy for inserting cavities in water: comparison of Monte Carlo simulation and scaled particle theory result // J. Chem. Phys. 1997. 107, N 16. 6353-6365.
- Alexandrovsky V.V., Vasilevsky M.V., Leontyev I.V., Mazo M.A., Sulimov V.B. The binomial cell model of hydrophobic solvation // J. Phys. Chem. B. 2004. 108, N 40. 15830-15840.
- Kirkwood J.G. Theory of liquids. New York: Gordon and Breach, 1968.
- Chandler D. Interfaces and the driving force of hydrophobic assembly // Nature. 2005. 437, N 24. 640-647.
- Allen M.P., Tildesley D.J. Computer simulation of liquids. Oxford: Clarendon Press, 1989.
- Jorgensen W.L., Chandrasekhar J., Madura J.D., Impey R.W., Klein M.L. Comparison of simple potential functions for simulating liquid water // J. Chem. Phys. 1983. 79, N 2. 926-935.
- http://parallel.ru/cluster/
- http://www.msg.ameslab.gov/GAMESS/GAMESS.html
- http://www.gaussian.com/
- Bordner A.J., Cavasotto C.N., Abagyan R.A. Accurate transferable model for water, n-octanol and n-hexadecane salvation free energies // J. Phys. Chem. B. 2002. 106, N 42. 11009-11015.
- McCarrick M.A., Kollman P.A. Predicting relative binding affinities of non-peptide HIV protease inhibitors with free energy perturbation calculations // J. Comput. Aided Mol. Des. 1999. 13, N 2. 109-121.
- Halgren T.A. Merck molecular force field I: basis, form, scope, parameterization and performance of MMFF94 // J. of Comput. Chem. 1996. 17, N 5&6. 490-519.
- Григорьев Ф.В., Романов А.Н., Кондакова О.А., Лущекина С.В., Сулимов В.Б. // Алгоритм расстановки силовых параметров на атомах органических молекул и белков в рамках силового поля MMFF94 // Вычислительные методы и программирование. 2006. 7. 128-136.
- http://www.keenbase.ru
- Jarzynski C. Nonequilibrium equality for free energy differences // Phys. Rev. Lett. 1997. 78, N 14. 2690-2693.
- Oberhofer H., Dellago C., Geissler P.L. Biased sampling of nonequilibrium trajectories: can fast switching simulations outperform conventional free energy calculation methods? // J. Phys. Chem. B. 2005. 109, N 14. 6902-6915.
- Mu Y., Song X. Calculation of crystal-like interfacial free energies by nonequilibrium work measurements // J. Chem. Phys. 2006. 124, N 3. 0347121-0347125.
