基于多输入线性校正的3D-RISM理论精确原子分解方法：在蛋白质疏水核心分析中的应用

《The Journal of Physical Chemistry B》：Accurate Atomic Decomposition Method in 3D-RISM Theory via Multi-Input Linear Correction: Application to the Protein Hydrophobic Core

　　

摘要

溶剂化自由能是一种重要的热力学量，可用于描述溶液中的生物分子过程。虽然基于Kirkwood充电公式推导出的原子分解方法能够实现对溶剂化自由能贡献的精确计算，但将其应用于三维参考相互作用位点模型时，其计算结果相较于基准值会出现系统性高估的问题。为此，我们通过将原有的MILC方法扩展到3D-RISM理论中的原子分解方案，提出了多输入线性校正原子分解框架（MILC-AD）。与依赖不可分解的偏摩尔体积的原有MILC框架不同，该方法采用可原子级分解的溶质-溶剂相互作用能作为描述参数。该框架在FreeSolv数据库中的628种分子上进行了验证，其平均绝对偏差为0.57千卡/摩尔，这一数值是与基于每种分子十种构象的集合平均预测所获得的Bennett接受比计算结果相比得出的。作为典型应用，该方法被用于研究由36个残基组成的villin头部结构HP36，从而揭示了其疏水核心在协同组装过程中，分子内堆积、溶剂化自由能以及溶剂化熵之间的平衡关系。这些结果表明，MILC-AD框架有望成为用于对复杂生物大分子系统进行定量、精确的热力学分析的有效工具。