胶原蛋白全原子力场的评估与优化：结构动力学精准复现及CMAP校正策略

为解决分子动力学(MD)模拟中胶原蛋白XYGly重复序列结构准确性不足的问题，研究人员系统评估了AMBER、CHARMM和GROMOS力场对(Pro-4(R)-Hyp-Gly)10 同源三聚体的模拟效果。通过对比晶体结构、NMR和SAXS数据，发现AMBER ff99sb力场表现最佳，并提出CHARMM36力场中Pro/Gly的CMAP项减半校正方案（CHARMM36mGP），为胶原病变机制研究提供精准模拟工具。

　　

胶原蛋白作为细胞外基质的核心骨架，其特有的XYGly重复序列（如经典POG模体）通过三聚化和纤维化形成稳定结构。针对现有分子动力学(MD)力场对胶原(Pro-4(R)-Hyp-Gly)₁₀
同源三聚体模拟的准确性争议，研究团队展开多维度验证：将AMBER、CHARMM和GROMOS三大力场家族的模拟结果与X射线晶体数据、核磁共振(NMR)弛豫参数以及小角X射线散射(SAXS)形态因子进行比对。

结果显示，AMBER ff99sb力场完美复现了胶原特征二面角、侧链扭转角及酰胺基团自旋弛豫行为，SAXS曲线拟合度最佳。而CHARMM36力场则存在系统性偏差：骨架φ/ψ二面角偏移导致α链过度刚性化，侧链构象异常，并使POG₁₀
持续长度虚高。有趣的是，研究者发现仅需对CHARMM36力场中所有涉及脯氨酸(Pro)、羟脯氨酸(Hyp)和甘氨酸(Gly)的CMAP项进行减半处理（新方案命名为CHARMM36mGP），即可使模拟精度逼近AMBER力场水平。

这项研究不仅为胶原相关疾病（如埃勒斯-当洛斯综合征）的突变机制研究推荐了优选力场方案，更开创性地提出针对特殊氨基酸的力场参数微调策略，为其他富含Pro/Gly的蛋白体系模拟提供普适性优化思路。