Modeling Charge-Sign Asymmetric Solvation Free Energies With Nonlinear Boundary Conditions
Modeling Charge-Sign Asymmetric Solvation Free Energies With Nonlinear Boundary Conditions
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具有非线性边界条件的电荷符号不对称溶剂化自由能建模
DOI：
--
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发表时间：
2014
影响因子：
4.4
通讯作者：
M. Knepley
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
J. Bardhan;M. Knepley
我们表明，电荷符号相关的非对称水化可以准确地使用线性泊松理论取代标准的电位移边界条件与一个简单的非线性边界条件。使用一个单一的乘法比例因子，以确定原子半径的分子动力学Lennard-Jones参数，新的模型准确地再现MD自由能计算的水化不对称性：（i）单原子离子，（ii）可滴定的氨基酸在其质子化和非质子化状态，和（iii）Mobley "手镯"和"棒"测试问题[D. L. Mobley，A. e.巴伯二世角J. Fennell和K. a. Dill，"Charge asymetries in hydration of polar solutes，" J.Phys.Chem.B 112，2405 - 2414（2008）]。值得注意的是，该模型还证明了使用线性响应表达式来充电自由能的合理性。我们的边界元方法的实现演示了其他连续静电求解器可以扩展到包括不对称的容易。
We show that charge-sign-dependent asymmetric hydration can be modeled accurately using linear Poisson theory after replacing the standard electric-displacement boundary condition with a simple nonlinear boundary condition. Using a single multiplicative scaling factor to determine atomic radii from molecular dynamics Lennard-Jones parameters, the new model accurately reproduces MD free-energy calculations of hydration asymmetries for: (i) monatomic ions, (ii) titratable amino acids in both their protonated and unprotonated states, and (iii) the Mobley "bracelet" and "rod" test problems [D. L. Mobley, A. E. Barber II, C. J. Fennell, and K. A. Dill, "Charge asymmetries in hydration of polar solutes," J. Phys. Chem. B 112, 2405-2414 (2008)]. Remarkably, the model also justifies the use of linear response expressions for charging free energies. Our boundary-element method implementation demonstrates the ease with which other continuum-electrostatic solvers can be extended to include asymmetry.
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