Formulation of a new and simple nonuniform size-modified Poisson-Boltzmann description.
Formulation of a new and simple nonuniform size-modified Poisson-Boltzmann description.
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DOI：
10.1002/jcc.22946
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发表时间：
2012-04-30
影响因子：
3
通讯作者：
Danilov, Pavel V.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Boschitsch, Alexander H.;Danilov, Pavel V.
关键词：
控制生物分子静电学的非线性泊松-玻尔兹曼方程 (PBE) 忽略了离子大小和离子相关效应，最近的研究活动侧重于解释这些效应，以实现更好的物理建模真实性。这里的注意力集中在相对简单的挑战上，即在基于连续介质的溶剂建模框架内解决离子尺寸效应。博鲁霍夫之前的工作已经相当详细地研究了均匀离子尺寸的情况。 Li 和 Zhou 使用变分原理进行了概括以适应不同种类的离子尺寸，Chu 使用晶格气体模型，Tresset 使用广义泊松-费米分布。目前的工作提供了一种使用简单统计力学原理的替代推导，将离子尺寸效应和能量分布置于一致的统计基础上。由此产生的表达式与之前的非均匀离子尺寸开发不同。然而，在均匀离子尺寸和零离子尺寸（PBE）的情况下，所有处理都会简化为相同的形式。由于盐敏感性和离子力对分子建模和盐依赖性行为的重要性，盐敏感性和离子力的表达式也可以使用非均匀离子尺寸描述导出。本文的重点是公式化和数值稳健评估；给出了一个简单球体和先前考虑的 DNA 结构的结果，以进行比较和验证。在生物分子系统中更广泛的应用将推迟到后续文章中。
The nonlinear Poisson-Boltzmann equation (PBE) governing biomolecular electrostatics neglects ion size and ion correlation effects and recent research activity has focused on accounting for these effects to achieve better physical modeling realism. Here attention is focused on the comparatively simpler challenge of addressing ion size effects within a continuum-based solvent modeling framework. Prior works by Borukhov have examined the case of uniform ion size in considerable detail. Generalizations to accommodate different species ion sizes have been carried out by Li and Zhou using a variational principle, Chu using a lattice gas model and Tresset using a generalized Poisson-Fermi distribution. The current work provides an alternative derivation using simple statistical mechanics principles that place the ion size effects and energy distributions on a consistent statistical footing. The resulting expressions differ from the prior non-uniform ion-size developments. However, all treatments reduce to the same form in the cases of uniform ion-size and zero ion size (the PBE). Because of their importance to molecular modeling and salt-dependent behavior, expressions for the salt sensitivities and ionic forces are also derived using the non-uniform ion size description. Emphasis in this article is on formulation and numerically robust evaluation; results are presented for a simple sphere and a previously considered DNA structure for comparison and validation. More extensive application to biomolecular systems is deferred to a subsequent article.
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影响因子：
6.6
作者：
Borukhov, I;Andelman, D;Orland, H
通讯作者：
Orland, H
影响因子：
--
作者：
GILSON, MK;DAVIS, ME;MCCAMMON, JA
通讯作者：
MCCAMMON, JA
DOI：
10.1051/jp2:1996193
发表时间：
1996-04-01
期刊：
JOURNAL DE PHYSIQUE II
影响因子：
--
作者：
KraljIglic, V;Iglic, A
通讯作者：
Iglic, A
影响因子：
2
作者：
Li, Bo
通讯作者：
Li, Bo
影响因子：
8.6
作者：
Neu, JC
通讯作者：
Neu, JC