Resumen de Development of a multiscale protocol for the study of energetics of protein dymanics
Las simulaciones de dinámica molecular multiescala (Multiscale Molecular Dynamics) son una tendencia al alza en el sector de la Química y la Física computacionales. Los coarse-grained force-fields o campos de fuerza de grano grueso han existido desde hace años, utilizados de forma independiente, y también en cooperación con all-atom force-fields o campos de fuerza de todos los átomos dónde se combinan sus ventajas y cancelan sus desventajas. En este último caso sólo es cierto cuando los dos force-fields son compatibles. En esta tesis, introduzco un protocolo de Multiscale Molecular Dynamics basado en parte a trabajos anteriores de Benjamin Messer, Z. Fan, Arieh Warshel, y también en los de Christopher Fennell y Ken Dill. El protocolo consiste el siguiente conjunto de herramientas:
1. Un método de parametrización con cuál creé un nuevo coarse-grained force-field llamado AmberCG.
2. Un ciclo termodinámico multiescala utilizado en un contexto de perturbación de energía libre para usar cooperativamente el mejor de los coarse-grained force-fields y el de los all-atom force-fields.
3. Una variable colectiva que realiza una liberalización del espacio de fases para mejorar la separación de los estados de productos y reactivo.
4. Un nuevo algoritmo para calcular las cantidades funcionales en esferas limitadas por complicadas superficies accesibles al solvente - que como un caso especial calcula la cantidad de superficie accesible a solvente.
5. Un nuevo algoritmo basado en un buffer de profundidad, para identificar los átomos que forman activamente el límite de las superficies accesibles al solvente.
La ejecución del protocolo implica los siguientes pasos:
1. Construcción de un coarse-grained force-field, basado en un all-atom force-field. Esto implica la creación de potenciales coarse-grained y la optimización de sus parámetros contra las estructuras de referencia seleccionados y sus conformaciones.
2. Parametrización de un modelo de solvatación compatible con el force-field.
3. Uso del coarse-grained force-field para muestrear el espacio con formacional de una reacción.
4. La corrección de los resultados coarse-grained con un all-atom force-field.
5. Análisis de los resultados utilizando coordenadas colectivas adecuadas.
6. Repetición hasta alcanzar las precisiones deseadas.
Alternativamente, los métodos del protocolo pueden ser utilizados de forma independiente. Esto simplifica los cálculos y procura mantener, si no mejorar, la precisión. Sin embargo, todo tiene un coste y con frecuencia, los métodos incluirán inexactitudes que superarán el umbral aceptable. Aun y así, el protocolo multiescala es una técnica iterativa, en la que la deficiencia puede ser detectada, y el protocolo ajustado para restablecer el equilibrio.
