Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Elektrosztatikus számítások Jelentősége szubsztrát kötődés szolvatáció ionizációs állapotok (pKa) mechanizmus katalízis ioncsatornák szimulációk (szerkezet)

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Elektrosztatikus számítások Jelentősége szubsztrát kötődés szolvatáció ionizációs állapotok (pKa) mechanizmus katalízis ioncsatornák szimulációk (szerkezet)"— Előadás másolata:

1 Elektrosztatikus számítások Jelentősége szubsztrát kötődés szolvatáció ionizációs állapotok (pKa) mechanizmus katalízis ioncsatornák szimulációk (szerkezet)

2 Elektrosztatikus számítások Megközelítések all-atom dipolar fluiddipolar latticecontinuum

3 Elektrosztatikus számítások Definíciók töltéseloszlás Q i : ponttöltések; dipólusok: Elektromos erő (field): Elektrosztatikus potenciál:

4 Elektrosztatikus számítások Elektromos tér acetilkolin-észterázban

5 Elektrosztatikus számítások Definíciók potenciális energia Elektromos erő (field): Elektrosztatikus potenciál: Dipólus potenciális energiája E(r) térben

6 Elektrosztatikus számítások Definíciók Indukált dipólusok, több-test probléma iteratív megoldás (+screening for E 0 )  polarizálhatóság (QM számolásokból) E 0  külső erőtér, E  :  dipólustól származó erőtér Warshel és Russell, Quat. Rev. in Biophysics (1984),17, pp

7 Elektrosztatikus számítások Mikroszkopikus megközelítések effektív potenciál meghatározása Sok konfiguráción átlagolt elektrosztatikus szabadenergia ad csak helyes eredményt d i  screening function szabadenergia:

8 Elektrosztatikus számítások Mikroszkopikus megközelítések További egyszerűsítések: átlagos polarizáció U i  nem elektrosztatikus tagok (vdw), : effektív potenciál i dipóluson (U es E i minden állására kiátlagolva) Langevin formula

9 Elektrosztatikus számítások Mikroszkopikus megközelítések QM? konvergencia problémák (átlagolás) szupermolekula nem ad helyes oldáshőt (  G s ) All-atom inter- és intramolekuláris tagok szétválasztása 3-tag kölcsönhatások számítása (indukált dipólusok) „self-consistent” módon QM szerű potenciálfüggvények (beépítés a hullámfv-be)

10 Elektrosztatikus számítások Megközelítések All-atom Kölcsönhatások leírása erőtérrel Probléma: hosszútávú kölcsönhatások Lehetséges megoldások: periódikus határfeltételek Ewald összegzés - divergens szolvatációs energiák - függ a rendszer méretétől gömbszimmetrikus határfeltételek local reaction field (LRF) felszíni molekulákra ható erő számítása

11 Elektrosztatikus számítások Megközelítések Dipólus modellek Cél: jobb konvergencia elérése modellek (potenciálok) egyszerűsítésével Kétségek: hidrogénkötéses oldószer energetikája nem írható le dipólusokkal (  re-kalibrálás) szerkezetét nem adja vissza Megfigyelések: a szolvatációs energia számításához a quadrupól momentumok nem annyira fontosak a megfelelő átlagolás játszik fontos szerepet

12 Elektrosztatikus számítások Megközelítések Langevin Dipólus modell oldószer dipólusok átlagos orientációja Langevin dipólus többi oldószer tere d(r i ) screening function LD modell

13 Elektrosztatikus számítások Megközelítések Langevin Dipólus modell E 0 /E all-atom modellel C, d(r i ) egymástól függő paraméterek d(r i ) számítása: LD modell  0 -al együtt szolvatációs energiákhoz kell fittelni

14 Elektrosztatikus számítások Langevin Dipólus modell gyors konvergencia LD modell oldott anyag tere többi oldószer tere közeli oldószerek tere

15 Elektrosztatikus számítások Makroszkópikus modellek LD modell makroszkópikus modell

16 Elektrosztatikus számítások Makroszkópikus modellek P: polarizációs vektor Elektromos tér : minden dipólus hozzájárulását tartalmazza (sajátot is) l I II III q=  A  : makroszkópikus dielektromos állandó ha V elég nagy,  a tömbfázis dielektromos állandója

17 Elektrosztatikus számítások Makroszkópikus modellek A makroszkópikus és mikroszkópikus dielektromos állandó  = 2-10 fehérjében all-atom MD King et al. (1991) J. Chem. Phys 95, pp csökken, minél teljesebb a modell nő a fehérje relaxációt figyelembe véve

18 Elektrosztatikus számítások U’(R,r) nem elektrosztatikus tagok Energia : dipólusok tere

19 Elektrosztatikus számítások Szabadenergia : Oldáshő (tiszta oldószerhez képest) r 0 minimum energia konformáció (oldószer) makroszkópikus megközelítésben: P polarizáció  térfogat elemben,  G self adott térfogatelem polarizációjának energiája

20 Elektrosztatikus számítások Szabadenergia, makroszkópikus közelítésben : + a  vákuumból az oldószerbe Born formula Probléma: ,a ismeretlen két különböző közeg között:

21 Elektrosztatikus számítások Onsager modell: a   RF reakciótér  G sol meghatározása QM módszerrel Hullámfüggvénybe beépíthető (perturbáció) PCM – polarizable continuum modell

22 Elektrosztatikus számítások Generalized Born (GB): egységes , fehérjékre nem jó

23 Elektrosztatikus számítások Poisson Boltzmann (PB): Helyfüggő dielektromos állandó ionos közegben:  ionerősséggel arányos DELPHI program (Honig csoport) , ,  meghatározása gridpontokban

24 Elektrosztatikus számítások Poisson Boltzmann (PB): Problémák: rosszul definiált  merev fehérje lokális effektusok hiánya: nem adja vissza a reorganizációs effektust pKa eltolódások vizsgálatára nem alkalmas ligand kötésre nem ad kvantitatív eredményeket

25 Elektrosztatikus számítások T4 Endonukleáz V Fuxreiter, Warshel, Osman (1999) Biochemistry 38, pp Mi a glikoziláz lépés mechanizmusa? pKa értékek az aktív helyen  G w  p a feltételezett intermedierekre

26 Elektrosztatikus számítások pKa számítások

27 Elektrosztatikus számítások pKa számítások intrinsic pKa minden csoport semleges (csak parciális töltések) többi töltött csoport hatása

28 Elektrosztatikus számítások pKa számítások intrinsic pKa minden csoport semleges (csak parciális töltések) többi töltött csoport hatása deszolvatáció Sham, Chu és Warshel (1997) J. Phys. Chem B 101, pp

29 Elektrosztatikus számítások pKa számítások Töltött csoportok hatása megoldás self-consistent iterációval

30 Elektrosztatikus számítások Protein Dipoles Langevin Dipoles (PDLD) modell: II I III o IV III i I: Q; II: q, ,  III: q, ,  IV: tömbfázis

31 Elektrosztatikus számítások Protein Dipoles Langevin Dipoles (PDLD) modell: II I III o IV III i [Q(I)-Q(I)] [Q(I)-q(II)] [Q(I+II)-  (II)] Warshel és mtsai (1993) J. Comput. Chem. 14, pp

32 Elektrosztatikus számítások Protein Dipoles Langevin Dipoles (PDLD) modell: II I III o IV III i [Q(I+II)-  (III)]

33 Elektrosztatikus számítások Konvergencia elősegítése lokális reakciótér korrekció (LRF) távoli Langevin dipólusok terét nem számítja újra minden iterációban Konformációs átlagolás „lineáris válasz” (LRA) kulcsfontosságú enzimek működésének megértéséhez

34 Elektrosztatikus számítások T4 Endonukleáz V Fuxreiter, Warshel, Osman (1999) Biochemistry 38, pp Mi a glikoziláz lépés mechanizmusa? pKa értékek az aktív helyen  G w  p a feltételezett intermedierekre

35 Elektrosztatikus számítások T4 Endonukleáz V Fuxreiter, Warshel, Osman (1999) Biochemistry 38, pp

36 Elektrosztatikus számítások T4 Endonukleáz V

37 Elektrosztatikus számítások T4 Endonukleáz V

38 Elektrosztatikus számítások T4 Endonukleáz V


Letölteni ppt "Elektrosztatikus számítások Jelentősége szubsztrát kötődés szolvatáció ionizációs állapotok (pKa) mechanizmus katalízis ioncsatornák szimulációk (szerkezet)"

Hasonló előadás


Google Hirdetések