Combined covalent-electrostatic model of hydrogen bonding improves structure prediction with Rosetta.
Combined covalent-electrostatic model of hydrogen bonding improves structure prediction with Rosetta.
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DOI：
10.1021/ct500864r
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发表时间：
2015-02-10
影响因子：
5.5
通讯作者：
Kuhlman, Brian
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
O'Meara, Matthew J.;Leaver-Fay, Andrew;Tyka, Michael D.;Stein, Amelie;Houlihan, Kevin;DiMaio, Frank;Bradley, Philip;Kortemme, Tanja;Baker, David;Snoeyink, Jack;Kuhlman, Brian
极性原子之间的相互作用很难建模，因为它们在很短的距离内形成氢键（H键），氢键具有部分共价的特性，并表现出强烈的取向偏好；在较长的范围内，取向偏好会消失，但带电原子和部分带电原子之间的显着静电相互作用仍然存在。为了同时模拟这两种类型的行为，我们改进了氢键的方向依赖模型 [Kortemme 等人。 2003] 由分子建模程序 Rosetta 使用，然后将其与距离相关的静电库仑模型结合起来。氢键势的函数形式是物理驱动的，并且参数是拟合的，因此 Rosetta 生成的氢键几何形状与高分辨率晶体结构中的氢键几何形状非常相似。综合潜力提高了各种科学基准的性能，包括蛋白质设计模拟中的诱饵辨别、侧链预测和天然序列恢复，并为 Rosetta 建立了新的标准能量函数。
Interactions between polar atoms are challenging to model because at very short ranges they form hydrogen bonds (H-bonds) that are partially covalent in character and exhibit strong orientation preferences; at longer ranges the orientation preferences are lost, but significant electrostatic interactions between charged and partially charged atoms remain. To simultaneously model these two types of behavior, we refined an orientation dependent model of hydrogen bonds [Kortemme et al. 2003] used by the molecular modeling program Rosetta and then combined it with a distance-dependent Coulomb model of electrostatics. The functional form of the H-bond potential is physically motivated and parameters are fit so that H-bond geometries that Rosetta generates closely resemble H-bond geometries in high-resolution crystal structures. The combined potentials improve performance in a variety of scientific benchmarks including decoy discrimination, side chain prediction, and native sequence recovery in protein design simulations, and establishes a new standard energy function for Rosetta.
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