马提尼粗粒度力场应用说明(The Martini Coarse-Grained Force Field...

发布网友 发布时间：2024-10-24 11:10

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热心网友 时间：2024-11-06 05:24

粗粒化模拟是一种有效手段，能增大体系的时间和长度尺度，这是全原子模型所无法实现的。CG模型旨在提供一个计算速度快、易于使用的简单模型，同时保持足够的灵活性以适应广泛的生物分子系统。

在众多粗粒化力场中，Martini力场被广泛应用在生物分子系统的分子动力学模拟中。该力场以荷兰格罗宁根市的昵称命名，该城市也孕育了Martini力场的发展。Martini力场为多种生物分子提供了参数，包括脂质、胆固醇、氨基酸、糖、DNA、富勒烯、胶原蛋白和树突状分子等。

“Martini”这一名称源于2007年发布的力场2.0版本，与同名鸡尾酒一样，体现了简单成分如何通过不断变化创造出复杂的口味。Martini力场基于4:1的映射规则，即除环状分子外，平均四个重原子有一个相互作用中心表示。对于环状分子的映射率更高，以考虑其特定的几何特性。模型中主要的相互作用位点类型包括极性粒子（Polar）、弱极性粒子（non-polar）、带电粒子（charged）和非极性离子（apolar）。CG珠子的质量被设置为72 amu（对应4个水分子），除了环形结构的珠子，其余质量被设置为45 amu。

CG力场最初是为方便Gromacs软件使用，但通过转换后的通用势能函数形式，也可应用于NAMD、Desmond等其他软件。Martini力场在脂质系统开发中表现出色，已在多种体系中进行了全面测试，包括双分子层体系、胶束、单层、六角形和立方相体系。对于蛋白、碳水化合物、水模型、纳米材料、胶束、DNA、聚合物等，Martini力场也提供了相应的参数。

制作Martini拓扑的过程包括三步。首先，将全原子化学结构映射到CG表示，将分子分解成小的化学构件，理想情况下每个构件有四个重原子。由于大多数分子不能完全映射到四个重原子的珠子上，因此会使用更多的或更少的原子数目的珠子。其次，选择合适的键合作用，对于大多数分子，使用标准键长（0.47 nm）和力常数（1250 KJ/mol/nm^2）似乎是有效的。在需要调整这些值以更好地表示基础化学结构的情况下，没有限制。特别是对于环状结构，需要更小的键长。最后，通过与全原子级模拟或实验数据进行比较，对模型进行优化，以改进粗粒化模型。