Молекулярная механика

Идея молекулярной механики
●
●
●
Термодинамическая гипотеза заявляет, что нативное состояние белка соответствует минимуму функции потенциальной энергии. Аддитивность
предполагает, что полная потенциальная энергия может быть разложена в сумму членов, описывающих электростатические взаимодействия, взаимодействия Ван­дер­Ваальса и механические взаимодействия между атомами белка.
Гипотеза о переносимости предполагает, что свойства атомов в большой молекуле может быть получено через изучение аналогичных атомов в аналогичном окружении,но в маленьких молекулах.
Основной идеей молекулярной механики является то, что молекулярная система может быть рассмотрена как микроскопическая механическая система. Согласно этой идее, все атомы в системе связаны механическими пружинами, которые контролируют длину ковалентных связей, углы, образуемые ковалентными связями, вращения вокруг связей и так далее.
Молекулярное Силовое поле
Потенциальная энергия системы, при моделировании в полноатомном разрешении может быть разделена на энергию ковалентных и нековалентных взаимодействий:
Ковалентные взаимодействия описываются гармоническими вибрациями ковалентных связей (bonds), углов между тремя атомами (angles) и двумя разными типами торсионных взаимодействий ­ для правильных (proper dihedrals) и неправильных торсионных углов (improper dihedrals):
Нековалентные взаимодействия описываются потенциалом Ван­дер­Ваальса и электростатическим потенциалом:
Типы атомов в силовом поле CHARMM27
●
●
●
Согласно гипотезе о переносимости, свойства атомов зависят от его локального окружения, такого как характер ковалентных связей или состояние гибридизации. Например, свойства атома углерода зависит от того, является ли этот атом частью ароматической или алифатической цепи. Аналогично, водороды могут быть как полярными так и непо лярными, в зависимости от локального окружения. Для того, чтобы задать параметры функции силового поля, используются типы атомов, определяющие локальное окружение рассматриваемого атома и, как следствие, его свойства и параметры.
Для каждого типа атома и их комбинаций силовым полем задаётся необходимый для расчёта потенциальной энергии набор параметров.
Описание валина в силовом поле CHARMM27
Потенциал ковалентной связи
Потенциал угла между связями
Дигедральные углы
Цис и транс конформации дигедрального угла
Неправильные дигедральные углы
Невалентные взаимодействия