分子力场的精度是生物大分子模拟的瓶颈之一。本研究探讨了一种提高力场精度的方案(针对特定的溶剂模型拟合力场参数;用势能面替代用余弦函数计算主链二面角扭转能)。为了实现该方案, 建立了一个含100个四肽二级结构的数据库,该数据库不仅是评估新力场精度的基础也可用于评估己有的量子化学和力场方法的精度。以MP2/cc-pVTZ能量为标准, 发现M05-2X/6-311++G**方法有最好的"性价"比。以类似于氨基酸侧链的分子的溶剂化自由能实验值为标准,评估了多种量子力学和分子力学溶剂模型,发现IEFPCM/UAKS和IGB5/Mbondi2模型分别是量子化学和力场中的最优模型。评估了各种静电势拟合电荷的计算方法,发现气相条件下的静电势优于液相条件下的,极化函数引入改善精度,弥散函数的加入反而降低精度。以PHE为例,发现使用(Φ,Ψ,χ1)三维势能面的精度比(Φ,Ψ)二维势能面的低。根据以上结果,参数化了一套新的力场,利用数据库对该力场进行评估,表明新力场的精度得到了明显的提高,新力场的平均均方根误差为1.14kcal/mol, 较AMBER力场误差值(1.85-3.82kcal/mol)小。
英文主题词Proteins; Molecular mechanics force field; Amino acid peptides; solvent model;qunatum mechanics calculaitons.