Are Protein Force Fields Getting Better? A Systematic Benchmark on 524 Diverse NMR Measurements.
Are Protein Force Fields Getting Better? A Systematic Benchmark on 524 Diverse NMR Measurements.
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DOI：
10.1021/ct2007814
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发表时间：
2012-04-10
影响因子：
5.5
通讯作者：
Pande, Vijay S.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Beauchamp, Kyle A.;Lin, Yu-Shan;Das, Rhiju;Pande, Vijay S.
最近硬件和软件的进步使得在生物物理相关的时间尺度上对蛋白质系统进行模拟研究成为可能，这往往揭示了对改进力场的需求。虽然早期力场的发展受到模拟和实验之间缺乏直接比较的限制，但最近几个实验室的工作已经证明了从蛋白质模拟中直接计算核磁共振观测值。在这里，我们定量评估了针对二肽、三肽、四丙氨酸和泛素的一套524化学位移和J偶联（3JHNHα、3JHNCβ、3JHαC ‘、3JHNC ’和3JHαN）测量的最新分子动力学力场。在测试的力场（ff96, ff99, ff03, ff03*, ff03w, ff99sb*, ff99sb-ildn, ff99sb-ildn-phi, ff99sb-ildn-nmr, CHARMM27, opl - aa）中，两个力场（ff99sb-ildn-phi, ff99sb-ildn-nmr）结合了最近的侧链和主链扭转修改，在我们的基准中达到了很高的精度。对于两种最优力场，计算误差与实验比较中的不确定性相当。这一观察结果表明，从核磁共振数据中提取额外的力场改进可能需要提高J耦合和化学位移预测的准确性。为了进一步研究当前力场的局限性，我们还考虑了二肽的构象种群，这是最近用振动光谱估计的。
Recent hardware and software advances have enabled simulation studies of protein systems on biophysically-relevant timescales, often revealing the need for improved force fields. Although early force field development was limited by the lack of direct comparisons between simulation and experiment, recent work from several labs has demonstrated direct calculation of NMR observables from protein simulations. Here we quantitatively evaluate recent molecular dynamics force fields against a suite of 524 chemical shift and J coupling (3JHNHα, 3JHNCβ, 3JHαC′, 3JHNC′, and 3JHαN) measurements on dipeptides, tripeptides, tetra-alanine, and ubiquitin. Of the force fields examined (ff96, ff99, ff03, ff03*, ff03w, ff99sb*, ff99sb-ildn, ff99sb-ildn-phi, ff99sb-ildn-nmr, CHARMM27, OPLS-AA), two force fields (ff99sb-ildn-phi, ff99sb-ildn-nmr) combining recent side chain and backbone torsion modifications achieve high accuracy in our benchmark. For the two optimal force fields, the calculation error is comparable to the uncertainty in the experimental comparison. This observation suggests that extracting additional force field improvements from NMR data may require increased accuracy in J coupling and chemical shift prediction. To further investigate the limitations of current force fields, we also consider conformational populations of dipeptides, which were recently estimated using vibrational spectroscopy.
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影响因子：
5.5
作者：
Hess, Berk;Kutzner, Carsten;Lindahl, Erik
通讯作者：
Lindahl, Erik
影响因子：
15
作者：
Hu, JS;Bax, A
通讯作者：
Bax, A
DOI：
10.1002/prot.340230412
发表时间：
1995-12-01
期刊：
PROTEINS-STRUCTURE FUNCTION AND GENETICS
影响因子：
--
作者：
Frishman, D;Argos, P
通讯作者：
Argos, P
影响因子：
15
作者：
Graf, Juergen;Nguyen, Phuong H.;Schwalbe, Harald
通讯作者：
Schwalbe, Harald
影响因子：
4.4
作者：
Horn, HW;Swope, WC;Head-Gordon, T
通讯作者：
Head-Gordon, T