Solvent-free lipid bilayer model using multiscale coarse-graining.
Solvent-free lipid bilayer model using multiscale coarse-graining.
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DOI：
10.1021/jp810440c
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发表时间：
2009-04-02
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Voth GA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Izvekov S;Voth GA
在我们以前的工作中开发的多尺度粗粒化（MS-CG）方法在这里扩展到无溶剂脂质双层模型。水（溶剂）分子完全整合出粗粒（CG）有效力场。MS-CG力场是成对中心力的总和，精确地近似了粗粒度坐标系中平均力的多体势。因此，它包含了能量和熵的贡献。为了改善MS-CG模拟双层的稳定性和弹性性质，采用了额外的约束：与CG双层位点相关联的部分维里与其对应的原子值相匹配。由此产生的无溶剂MS-CG模型再现了具有准确的结构和弹性特性的液态脂质双层。最后，无溶剂的MS-CG模型被用来模拟一个非常大的，平坦的双层和两个脂质体的几何形状，证明其大大提高了计算效率。
The multiscale coarse-graining (MS-CG) approach developed in our previous work is extended here to model solvent-free lipid bilayers. The water (solvent) molecules are completely integrated out of the coarse-grained (CG) effective force field. The MS-CG force field, a sum of pairwise central forces, accurately approximates the many-body potential of mean force in the coarse-grained coordinates. It thus incorporates both energetic and entropic contributions. To improve the stability and elastic properties of the MS-CG simulated bilayer, an additional constraint was adopted: the partial virial associated with CG bilayer sites was matched to its corresponding atomistic value for each configuration of the system. The resulting solvent-free MS-CG model reproduces a liquid-state lipid bilayer with accurate structural and elastic properties. Finally, the solvent-free MS-CG model is used to simulate a very large, flat bilayer and two liposome geometries, demonstrating its greatly enhanced computational efficiency.
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