Optimal Solution to the Torsional Coefficient Fitting Problem in Force Field Parametrization.
Optimal Solution to the Torsional Coefficient Fitting Problem in Force Field Parametrization.
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DOI：
10.1021/acs.jpca.0c10845
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发表时间：
2021-04-01
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Wójcik-Augustyn A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kania A;Sarapata K;Gucwa M;Wójcik-Augustyn A
分子模拟是在原子尺度上研究生物系统的一个很好的工具。根据不同的物体，可能是蛋白质，核酸或脂质，建议使用不同的力场。磷脂双分子层构成的一个例子，其中的行为进行了广泛的研究，由于实验方法的限制，使用分子动力学模拟。结果的可靠性在很大程度上取决于对这些化合物的适当描述。分子内和分子间相互作用的参数化存在一些缺陷，导致实验研究中已知的磷脂双层性质的不正确再现，例如相变温度。在所研究的系统中存在的非键相互作用的力场参数的细化需要关闭这些差异。部分电荷和扭转势系数等参数在这个问题中是至关重要的，从实验研究中无法获得。这项工作提出了一种新的拟合程序的扭转系数，采用线性代数理论，并比较它与蒙特卡洛方法。所提出的代数方法可以适用于任何考虑的分子系统。本文以磷酸二甲酯分子为例进行了讨论。我们的方法的优点包括找到一个最佳的解决方案，缺乏额外的参数所需的算法，并显着缩短计算时间。此外，我们指出的重要性，适当分配的部分费用。
Molecular modeling is an excellent tool for studying biological systems on the atomic scale. Depending on objects, which may be proteins, nucleic acids, or lipids, different force fields are recommended. The phospholipid bilayers constitute an example, in which behavior is extensively studied using molecular dynamics simulations due to limitations of experimental methods. The reliability of the results is strongly dependent on an appropriate description of these compounds. There are some deficiencies in the parametrization of intra- and intermolecular interactions that result in incorrect reproduction of phospholipid bilayer properties known from experimental studies, such as temperatures of phase transitions. Refinement of the force field parameters of nonbonded interactions present in the studied system is required to close these discrepancies. Such parameters as partial charges and torsional potential coefficients are crucial in this issue and not obtainable from experimental studies. This work presents a new fitting procedure for torsional coefficients that employs linear algebra theory and compares it with the Monte Carlo method. The proposed algebraic approach can be applied to any considered molecular system. In the manuscript, it is presented on the example of dimethyl phosphoric acid molecule. The advantages of our method encompass finding an optimal solution, the lack of additional parameters required by the algorithm, and significantly shorter computational time. Additionally, we indicate the importance of proper assignment of the partial charges.
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影响因子：
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作者：
Klauda, Jeffery B.;Venable, Richard M.;Freites, J. Alfredo;O'Connor, Joseph W.;Tobias, Douglas J.;Mondragon-Ramirez, Carlos;Vorobyov, Igor;MacKerell, Alexander D., Jr.;Pastor, Richard W.
通讯作者：
Pastor, Richard W.
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5.5
作者：
Caleman, Carl;van Maaren, Paul J.;Hong, Minyan;Hub, Jochen S.;Costa, Luciano T.;van der Spoel, David
通讯作者：
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作者：
Wildman J;Repiščák P;Paterson MJ;Galbraith I
通讯作者：
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作者：
Murzyn, Krzysztof;Bratek, Maciej;Pasenkiewicz-Gierula, Marta
通讯作者：
Pasenkiewicz-Gierula, Marta
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作者：
Siu, Shirley W. I.;Pluhackova, Kristyna;Boeckmann, Rainer A.
通讯作者：
Boeckmann, Rainer A.