计算与计算机模拟方法

分子动力学

分子动力学(简称 MD)就像把蛋白质及其周围水中每一个原子拍成一部微型定格动画,一帧一帧地播放。从一个结构出发,计算机计算每个原子所受的力,把它们沿时间向前推进极小的一步,再重复上百万次,从而观察体系如何摆动、起伏和重排。

MD 的引擎是力场,即一套基于物理的方程和参数,用键、键角、电荷和范德华接触来近似原子间的作用力。每一步把时间推进约一到两飞秒,因此即便模拟到一微秒的运动也需要上亿步。MD 能揭示静态晶体结构无法呈现的东西:口袋如何开合、有序水分子位于何处,以及配体是稳定结合还是逐渐飘离。

需要诚实指出的局限在于时间尺度与准确性。许多在生物学上有意义的运动发生在毫秒尺度,至今模拟代价高昂,而结果又依赖于所选力场和起始结构。因此 MD 在阐释机制和提出假设方面很有威力,并为自由能计算提供所需的构象采样,但其数值应结合其假设来解读。

MD 是许多自由能方法背后的采样引擎:要估计配体结合的强弱,通常需要运行 MD 并在大量帧上累积统计量,而不是读取单一数值。

又称
MD simulation分子动力学模拟分子動力學模擬