Optimization of Slipids Force Field Parameters Describing Headgroups of Phospholipids.
Optimization of Slipids Force Field Parameters Describing Headgroups of Phospholipids.
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DOI：
10.1021/acs.jpcb.0c06386
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发表时间：
2020-10-08
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Lyubartsev AP
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Grote F;Lyubartsev AP
在Jämbeck和Lyubartsev的一系列工作中开发的分子力学力场Slipids（J.Phys.Chem.B2012，116，3164-3179; J. Chem. Theory Comput.2012，8，2938-2948）通常提供了各种脂质双层系统的良好描述。然而，它也被发现，在磷脂酰胆碱头基的甘油部分的C-H键的顺序参数偏离NMR结果显着。在这项工作中，二面角力场参数已重新参数化，以提高与实验的一致性。为了这个目的，我们已经计算了大量的脂质头基构象的能量使用密度泛函理论的B3 P86/cc-pvqz水平和优化二面角参数同时提供最佳的拟合的量子化学能量。新的参数集进行了验证三个脂质双层系统对一些实验性质，包括顺序参数，面积每脂质，散射形状因子，双层厚度，面积压缩性和横向扩散系数。此外，有序参数依赖于胆固醇含量的POPC双层进行了研究。结果表明，新的力场显着提高协议与实验的顺序参数的脂质头基，同时保持良好的协议与其他实验测量的属性。
The molecular mechanics force field Slipids developed in a series of works by Jämbeck and Lyubartsev (J. Phys. Chem. B2012, 116, 3164–3179; J. Chem. Theory Comput.2012, 8, 2938–2948) generally provides a good description of various lipid bilayer systems. However, it was also found that order parameters of C–H bonds in the glycerol moiety of the phosphatidylcholine headgroup deviate significantly from NMR results. In this work, the dihedral force field parameters have been reparameterized in order to improve the agreement with experiment. For this purpose, we have computed energies for a large amount of lipid headgroup conformations using density functional theory on the B3P86/cc-pvqz level and optimized dihedral angle parameters simultaneously to provide the best fit to the quantum chemical energies. The new parameter set was validated for three lipid bilayer systems against a number of experimental properties including order parameters, area per lipid, scattering form factors, bilayer thickness, area compressibility and lateral diffusion coefficients. In addition, the order parameter dependence on cholesterol content in the POPC bilayer was investigated. It is shown that the new force field significantly improves agreement with the experimental order parameters for the lipid headgroup while keeping good agreement with other experimentally measured properties.
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--
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