LS-VISM: A software package for analysis of biomolecular solvation.
LS-VISM: A software package for analysis of biomolecular solvation.
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DOI：
10.1002/jcc.23890
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发表时间：
2015-05-30
影响因子：
3
通讯作者：
McCammon, J. Andrew
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhou, Shenggao;Cheng, Li-Tien;Sun, Hui;Che, Jianwei;Dzubiella, Joachim;Li, Bo;McCammon, J. Andrew
关键词：
我们介绍了一个用于分析生物分子溶剂的软件包。该软件包收集了实现变分隐式溶剂模型（VISM）的数值方法的计算机代码。该包的输入包括所考虑的生物分子的原子数据和宏观参数，如溶质-溶剂表面张力，体积溶剂密度和离子浓度，以及介电系数。输出包括估计的溶剂化自由能和最优宏观溶质-溶剂界面，这些界面是通过最小化环绕溶质原子的所有可能的溶质-溶剂界面中的VISM溶剂化自由能得到的。我们用不同的静电描述来回顾相对论。我们还回顾了我们的数值方法，主要包括放松VISM自由能泛函的水平集方法和介电泊松-玻尔兹曼方程的紧耦合界面方法。这些数值方法和算法构成了软件包的核心模块。详细介绍了包的结构、输入和输出文件的格式、代码的工作流程以及输出数据的后处理。我们在主-客系统上的演示应用程序演示了如何使用该包执行生物分子的溶剂化分析，包括配体-受体结合系统。该封装简单灵活，具有最小可调参数和广泛的应用范围。包装使用的未来扩展可以包括在蛋白质表面的配体结合口袋的有效识别。
We introduce a software package for the analysis of biomolecular solvation. The package collects computer codes that implement numerical methods for a variational implicit-solvent model (VISM). The input of the package includes the atomic data of biomolecules under consideration and the macroscopic parameters such as solute-solvent surface tension, bulk solvent density and ionic concentrations, and the dielectric coefficients. The output includes estimated solvation free energies and optimal macroscopic solute-solvent interfaces that are obtained by minimizing the VISM solvation free-energy functional among all possible solute-solvent interfaces enclosing the solute atoms. We review the VISM with various descriptions of electrostatics. We also review our numerical methods that consist mainly of the level-set method for relaxing the VISM free-energy functional and a compact coupling interface method for the dielectric Poisson–Boltzmann equation. Such numerical methods and algorithms constitute the central modules of the software package. We detail the structure of the package, format of input and output files, work flow of the codes, and the post-processing of output data. Our demo application to a host-guest system illustrates how to use the package to perform solvation analysis for biomolecules, including ligand-receptor binding systems. The package is simple and flexible with respect to minimum adjustable parameters and a wide range of applications. Future extensions of the package use can include the efficient identification of ligand binding pockets on protein surfaces.
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