Enzymatic Kinetic Isotope Effects from Path-Integral Free Energy Perturbation Theory.
Enzymatic Kinetic Isotope Effects from Path-Integral Free Energy Perturbation Theory.
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DOI：
10.1016/bs.mie.2016.05.057
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发表时间：
2016
影响因子：
--
通讯作者：
Gao J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gao J
提出了一种在一次模拟中直接确定不同同位素的量子力学配分函数之比的路径积分自由能微扰（PI-FEP）理论。此外，一个双平均策略是用来进行实际的模拟，分离的量子力学路径积分完全分为两个单独的计算，一个对应于一个经典的分子动力学模拟的质心坐标，另一个涉及自由粒子路径积分采样的经典，质心位置。总结了一种沿着二分采样的质心路径积分自由能微扰伞形采样（PI-FEP/UM，或简称PI-FEP）方法，该方法为计算溶液和酶中化学反应的动力学同位素效应提供了一种准确、快速的收敛方法. PI-FEP方法说明了一些应用程序，突出的计算精度和准确性，几何平均动力学同位素效应的规则，增强核量子效应的酶催化，和蛋白质动力学的动力学同位素效应的温度依赖性。
Path-integral free energy perturbation (PI-FEP) theory is presented to directly determine the ratio of quantum mechanical partition functions of different isotopologs in a single simulation. Furthermore, a double averaging strategy is used to carry out the practical simulation, separating the quantum mechanical path integral exactly into two separate calculations, one corresponding to a classical molecular dynamics simulation of the centroid coordinates, and another involving free-particle path-integral sampling over the classical, centroid positions. An integrated centroid path-integral free energy perturbation and umbrella sampling (PI-FEP/UM, or simply, PI-FEP) method along with bisection sampling was summarized, which provides an accurate and fast convergent method for computing kinetic isotope effects for chemical reactions in solution and in enzymes. The PI-FEP method is illustrated by a number of applications, to highlight the computational precision and accuracy, the rule of geometrical mean in kinetic isotope effects, enhanced nuclear quantum effects in enzyme catalysis, and protein dynamics on temperature dependence of kinetic isotope effects.
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显式极化：用于开发下一代力场的量子机械框架。
影响因子：
18.3
作者：
Gao, Jiali;Truhlar, Donald G.;Wang, Yingjie;Mazack, Michael J. M.;Loeffler, Patrick;Provorse, Makenzie R.;Rehak, Pavel
通讯作者：
Rehak, Pavel
DOI：
10.1126/science.1198542
发表时间：
2011-04-08
期刊：
Science (New York, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Bhabha G;Lee J;Ekiert DC;Gam J;Wilson IA;Dyson HJ;Benkovic SJ;Wright PE
通讯作者：
Wright PE
影响因子：
15
作者：
Byun, Y;Mo, YR;Gao, JL
通讯作者：
Gao, JL
影响因子：
56.9
作者：
Boehr, David D.;McElheny, Dan;Wright, Peter E.
通讯作者：
Wright, Peter E.
影响因子：
4.4
作者：
Cao, JS;Voth, GA
通讯作者：
Voth, GA