Прямой учет растворителя

[Shorku]

Здравствуйте,

У меня возникла задача учесть в расчете эффект от замороженной матрицы растворителя. Расчет предполагает в.т.ч. оптимизацию возбужденного состояния и прочие интересности, а от растворителя нужены в первую очередь реалистичные стерические барьеры и тому подобное.

Пока что я остановился на варианте: Прогнать молдинамику раствора , например, в Gromacs => Оптимизировать десяток конфигураций => Вырезать растворенную молекулу вместе с первой сольватной оболочкой, и дальше играть в квантовую химию, зафиксировав координаты внешних атомов растворителя.

Насколько это все идеологически правильно? Есть ли другие, более кошерные варианты?

[Гесс]

Пока что я остановился на варианте: Прогнать молдинамику раствора , например, в Gromacs => Оптимизировать десяток конфигураций => Вырезать растворенную молекулу вместе с первой сольватной оболочкой, и дальше играть в квантовую химию, зафиксировав координаты внешних атомов растворителя.

Я так делал. Вырезались все молекулы у кого хоть один атом ближе 5Ангст к целевой, из 1000 молдинамических снепшотов и дальше считался УФ для конкретной системы, после чего все системы складывались и усреднялись (то есть все квантовые игры у меня были SCFполуэмпирикой). Работа не опубликована, хороших ссылок где так делали у меня нет, но шефом было одобрено.

[Shorku]

Я так делал. Вырезались все молекулы у кого хоть один атом ближе 5Ангст к целевой, из 1000 молдинамических снепшотов и дальше считался УФ для конкретной системы, после чего все системы складывались и усреднялись (то есть все квантовые игры у меня были SCFполуэмпирикой). Работа не опубликована, хороших ссылок где так делали у меня нет, но шефом было одобрено.

А молдинамика какая? У меня пока два варианта:

Gromacs - быстро, много растворителя, но самодельная параметризация (скажем, плотность кубика растворителя у меня пока получается на 7% больше, чем экспериментальная) и почти никакой опыт смущают.
DFTB - не надо ничего параметризовать, но гораздо затратнее, да и кубик растворителя на порядки меньше.

[uchebnik fiziki]

NAMD or AMBER
обе дешевле громакса, в обеих хорошо работать в NPT (в частности, там оптимизируется размер бокса при подгонке плотности)
можно и в NVT со сферическими граничными, это ещё дешевле
с параметризацией там тоже никаких особых проблем, для неэкзотической органики куча готовых боксов есть

[Shorku]

NAMD or AMBER
обе дешевле громакса, в обеих хорошо работать в NPT (в частности, там оптимизируется размер бокса при подгонке плотности)
можно и в NVT со сферическими граничными, это ещё дешевле
с параметризацией там тоже никаких особых проблем, для неэкзотической органики куча готовых боксов есть

В моем случае после квантовой-химии полчаса на счет 500 пикосекунд на личном ноутбуке и так выглядят чудом-чудесным. Плотность (NPT, 1 нс) меня смущает больше в смысле корректности составленной топологии вообще, и самостоятельно расставленных зарядов в частности.

[uchebnik fiziki]

А растворитель какой? Если нестандартный, лучше сначала его просто так погонять наносекунд 100, а потом совать туда растворённое. Топологию тоже лучше не руками делать. Кроме того, имеет смысл посравнивать разные силовые поля, если так плотность волнует. Заряды ставить самостоятельно не советую, лучше взять AM1-BCC.

[Shorku]

А растворитель какой? Если нестандартный, лучше сначала его просто так погонять наносекунд 100, а потом совать туда растворённое. Топологию тоже лучше не руками делать. Кроме того, имеет смысл посравнивать разные силовые поля, если так плотность волнует. Заряды ставить самостоятельно не советую, лучше взять AM1-BCC.

Плотность волнует скорее как показатель (один из, конечно) адекватности выбранных параметров. Растворители - разные фреоны. Нестандартные, но относительно простые в смысле построения топологии. Под самостоятельно поставленными зарядами я, конечно, имел в виду не с потолка, а из OO-MP2/CHELPG и B3LYP/CHELPG, они получаются разумные, но чуть больше, чем у перфторалканов из OPLS. Бейдера пока не пробовал. А почему именно AM1?

[Гесс]

Я тряс в громаксе с GAFF и геометрией/топологией растворителя с виртуалкемистри (там более-менее библиотека с эквилибрнутыми растворителями, http://virtualchemistry.org/moldb.php?first=2&sort= надо выбрать search, organic, more classifications, alkylfluorid).
Если куб будет очень маленький, скажем в 1000 атомов то я могу его вам в полуэмпирике потрясти, если нет водородных связей то MNDO c гриммовскими коррекциями может адекватно описать вандерваальс.

[Shorku]

Я тряс в громаксе с GAFF и геометрией/топологией растворителя с виртуалкемистри (там более-менее библиотека с эквилибрнутыми растворителями, http://virtualchemistry.org/moldb.php?first=2&sort= надо выбрать search, organic, more classifications, alkylfluorid).
Если куб будет очень маленький, скажем в 1000 атомов то я могу его вам в полуэмпирике потрясти, если нет водородных связей то MNDO c гриммовскими коррекциями может адекватно описать вандерваальс.

Да, на виртуалкемистри я, конечно, тоже поискал перед тем, как лезть в самостоятельное рисование топологий. А где есть MNDO молдинамика с гриммовской коррекцией, если не секрет?

[Гесс]

Empire, девелоперская версия
Там же и AM1 с гриммой можно, но AM1 стремнее так как в AM1 уже пытались впараметризовать нековалентные взаимодействия, поэтому

[uchebnik fiziki]

Плотность волнует скорее как показатель (один из, конечно) адекватности выбранных параметров.

Плотность тоже можно контролировать, если очень надо. Можно, например, из того же бокса удалить несколько молекул или поменять его размер слегка. Добиться одновременной адекватности всех параметров -- задача сомнительной нужности.

Растворители - разные фреоны. Нестандартные, но относительно простые в смысле построения топологии.

Что вы понимаете под построением топологии? Топология фреона не может быть простой или сложной, это не ферроцен.

Под самостоятельно поставленными зарядами я, конечно, имел в виду не с потолка, а из OO-MP2/CHELPG и B3LYP/CHELPG, они получаются разумные, но чуть больше, чем у перфторалканов из OPLS. Бейдера пока не пробовал. А почему именно AM1?

Не AM1, а AM1-BCC. Это золотой стандарт зарядов для классической молдинамики.

[Shorku]

Плотность тоже можно контролировать, если очень надо. Можно, например, из того же бокса удалить несколько молекул или поменять его размер слегка. Добиться одновременной адекватности всех параметров -- задача сомнительной нужности.

Ну так-то да

Что вы понимаете под построением топологии? Топология фреона не может быть простой или сложной, это не ферроцен.

Да, я неправильно выразился. Что имелось в виду под "Топологию тоже лучше не руками делать"? Лучше воспользоваться Amber'oм?

Не AM1, а AM1-BCC. Это золотой стандарт зарядов для классической молдинамики.

Понятно.

Я, кстати, совсем не подумал, что Амбер должен быть, наверное, доступен на Ломоносове

[uchebnik fiziki]

Что имелось в виду под "Топологию тоже лучше не руками делать"? Лучше воспользоваться Amber'oм?

У всех пакетов молдинамики есть специализированные программы для построения файлов топологии и (в большинстве случаев) скрипты для генерации начальных координат растворителя.

Я, кстати, совсем не подумал, что Амбер должен быть, наверное, доступен на Ломоносове

sander входит в состав свободно распространяемых AmberTools.

[Shorku]

У всех пакетов молдинамики есть специализированные программы для построения файлов топологии и (в большинстве случаев) скрипты для генерации начальных координат растворителя.

Поправьте меня, если я не прав, но Gromacs, кажется, умеет это только с библиотечными соединениями-остатками-растворителями делать.
Я попользовался сервисом биоинформатиков http://erg.biophys.msu.ru/wordpress/archives/32 и поправил в итоговом файле двугранники и заряды, да выключил 1-4 взаимодействия.

[uchebnik fiziki]

насчёт громакса не знаю, но там как-то динамят же произвольные молекулы
у NAMD есть psfgen, у AMBER есть antechamber, и тот, и другой позволяют генерить топологию произвольных молекул без ручного вмешательства
поля CGENFF и GAFF позволяют работать с произвольными молекулами без лишних сложностей
генерация сольватных боксов -- в простейшем случае это сдвиг координат и добавление в топологию ещё одной молекулы с новым номером в цикле, в VMD есть примеры

[Гесс]

Я генерировал топологию молекулы через xleap, редактировал руками, перегонял amb2gmx в громаксовский формат и дальше играл в громаксе. Могу дать мой мануал для себя же.

[Shorku]

насчёт громакса не знаю, но там как-то динамят же произвольные молекулы
у NAMD есть psfgen, у AMBER есть antechamber, и тот, и другой позволяют генерить топологию произвольных молекул без ручного вмешательства
поля CGENFF и GAFF позволяют работать с произвольными молекулами без лишних сложностей
генерация сольватных боксов -- в простейшем случае это сдвиг координат и добавление в топологию ещё одной молекулы с новым номером в цикле, в VMD есть примеры

Динамят, но параметризация берется либо амберовская, либо сторонними программами типа http://www.pi.iccom.cnr.it/joyce , последняя вообще может что угодно, включая радикалы.

[uchebnik fiziki]

как же я правильно сделал, что не стал мучаться с громаксом с самого начала
могу только посоветовать мигрировать на нормальный софт -- благо что он ещё и быстрее

[Shorku]

Я генерировал топологию молекулы через xleap, редактировал руками, перегонял amb2gmx в громаксовский формат и дальше играл в громаксе. Могу дать мой мануал для себя же.

А давайте =)

[Гесс]

как же я правильно сделал, что не стал мучаться с громаксом с самого начала
могу только посоветовать мигрировать на нормальный софт -- благо что он ещё и быстрее

Я в молдине безусловно нуб, но юзерфренлинесс у обоих кодов (амбер и громакс) имхо нулевая а скорость по отзывам тех из моих знакомых кто работает в них - у громакса выше.