計算與電腦模擬方法

分子動力學

分子動力學(簡稱 MD)就像把蛋白質及其周圍水中每一個原子拍成一部微型定格動畫,一格一格地播放。從一個結構出發,電腦計算每個原子所受的力,把它們沿時間向前推進極小的一步,再重複上百萬次,從而觀察體系如何擺動、起伏和重排。

MD 的引擎是力場,即一套基於物理的方程和參數,用鍵、鍵角、電荷和凡德瓦接觸來近似原子間的作用力。每一步把時間推進約一到兩飛秒,因此即便模擬到一微秒的運動也需要上億步。MD 能揭示靜態晶體結構無法呈現的東西:口袋如何開合、有序水分子位於何處,以及配體是穩定結合還是逐漸飄離。

需要誠實指出的侷限在於時間尺度與準確性。許多在生物學上有意義的運動發生在毫秒尺度,至今模擬代價高昂,而結果又依賴於所選力場和起始結構。因此 MD 在闡釋機制和提出假設方面很有威力,並為自由能計算提供所需的構象取樣,但其數值應結合其假設來解讀。

MD 是許多自由能方法背後的取樣引擎:要估計配體結合的強弱,通常需要執行 MD 並在大量幀上累積統計量,而不是讀取單一數值。

又稱
MD simulation分子动力学模拟分子動力學模擬