Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Điện động lực học đa cực có thể phân cực từ phương pháp học máy Kriging: ứng dụng cho alanine
Tóm tắt
Chúng tôi trình bày một hàm năng lượng tiềm tàng điện tĩnh đa cực có thể phân cực cho các trường lực và mô tả ứng dụng của nó cho phân tử thí nghiệm MeNH-Ala-COMe (AlaD). Tổng năng lượng điện tĩnh liên quan đến các tương tác 1, 4 và cao hơn được phân chia thành các đóng góp từ từng nguyên tử bằng cách áp dụng hình học hóa học lượng tử (QCT). Tương tác chính xác giữa các nguyên tử được biểu diễn thông qua các mômen đa cực của nguyên tử. Phương pháp học máy Kriging được sử dụng để mô hình hóa sự phụ thuộc của các mômen đa cực này vào hình dạng của toàn bộ phân tử. Các mô hình thu được có khả năng dự đoán các mômen đa cực được phân chia theo QCT cho các hình học phân tử hóa học có liên quan. Năng lượng tương tác giữa các nguyên tử được dự đoán cho những hình học này và được so sánh với giá trị thực tế của chúng. Chi phí tính toán của quy trình được so sánh với chi phí của hình thức điện tích điểm.
Từ khóa
#điện động lực học #đa cực #học máy #Kriging #alanine #hóa học lượng tử #mô hình hóa #năng lượng tương tácTài liệu tham khảo
Hegefeld WA, Chen SE, DeLeon KY, Kuczera K, Jas GS (2010) J Phys Chem A 114(47):12391–12402
Perez-Angel CE, Seminario JM (2011) J Phys Chem C 115(14):6467–6477
Swadling JB, Coveney PV, Greenwell CH (2010) J Am Chem Soc 132(39):13750–13764
Car R, Parrinello M (1985) PhysRevLett 55(22):2471–2474
Remler DK, Madden PA (1990) Mol Phys 70(6):921–966
Warshel A, Levitt M (1976) J Mol Biol 103:227–249
Hu H, Yang W (2009) J Mol Struct THEOCHEM 898(1–3):17–30
Stone JE, Phillips JC, Freddolino PI, Hardy DJ, Trabuco LG, Schulten K (2007) J Comput Chem 28(16):2618–2640
Voelz VA, Bowman GR, Beauchamp K, Pande VS (2010) J Am Chem Soc 132(5):1526–1528
Khalili-Araghi F, Jogini V, Yarov-Yarovoy V, Tajkhorshid E, Roux B, Schulten K (2010) Biophys J 98(10):2189–2198
Brooks BR, Bruccoleri RE, Olafson BD, States DJ, Swaminathan S, Karplus M (1983) J Comp Chem 4:187–217
Foloppe N, MacKerell AD Jr (2000) J Comp Chem 21(2):86–104
Weiner SJ, Kollman PA, Case DA, Singh UC, Ghio C, Profetajr S, Wiener P (1984) J Am Chem Soc 106:765–784
Cornell WD, Cieplak P, Bayly CI, Gould IR, Merz KM Jr, Ferguson DM, Spellmeyer DC, Fox T, Caldwell JW, Kollman PA (1995) J Am Chem Soc 117:5179–5197
Oostenbrink C, Villa A, Mark AE, van Gunsteren WF (2004) J Comput Chem 25(13):1656–1676
Jorgensen WL, Swenson CJ (1985) J Am Chem Soc 107:569–578
Kaminsky GA, Friesner RA, Tirado-Rives J, Jorgensen WL (2001) J Phys Chem B 105(28):6474–6487
Halgren TA (1996) J Comp Chem 17:490–519
Dinur U, Hagler AT (1994) J Comput Chem 15(9):919–924
Tuzun RE, Noid DW, Sumpter BG (1997) J Comput Chem 18(14):1804–1811
Al-Matar AK, Rockstraw DA (2004) J Comput Chem 25(5):660–668
Lifson S, Warshel A (1968) J Chem Phys 49(11):5116–5129
Ewig CS, Berry R, Dinur R, Hill JR, Hwang MJ, Li H, Liang C, Maple J, Peng Z, Stockfisch TP, Thacher TS, Yan L, Xiangshan N, Hagler AT (2001) J Comput Chem 22(15):1782–1800
Halgren TA (1995) J Comput Chem 17(5–6):490–519
Banas P, Hollas D, Zgarbova M, Jurecka P, Orozco M, Cheatham TE III, Sponer J, Otyepka M (2010) J Chem Theory Comput 6(12):3836–3849
Tong Y, Mei Y, Ji CG, Li YL, Chang GJ, Zhang JZH (2010) J Am Chem Soc 122(14):5137–5142
Shaik MS, Devereux M, Popelier PLA (2008) Mol Phys 106:1495–1510
Ponder JW, Case DA (2003) Adv Protein Chem 66:27–85
Bayly CI, Cieplak P, Cornell WD, Kollman PA (1993) J Phys Chem 97(40):10269–10280
Cieplak P, Caldwell J, Kollman P (2001) J Comput Chem 22(10):1048–1057
Patel S, Brooks CL III (2004) J Comput Chem 25(1):1–15
Rick SW, Stuart SJ (2002) Potential and algorithms for incorporating polarizability in computer simulations. In: Lipkowitz KB, Boyd DB (eds) Reviews in computational chemistry, vol 18. Wiley-VCH, New York, pp 89–146
Harder E, Anisimov VN, Vorobyov IV, Lopes PEM, Noskov SY, MacKerell Jr AD, Roux B (2006) J Chem Theory Comput 2:1587–1597
Hemmingsen L, Amara P, Ansoborlo E, Field MJ (2000) J Phys Chem A 104:4095–4101
Thole BT (1981) Chem Phys 59:341–350
Handley CM, Popelier PLA (2010) J Phys Chem A 114:3371–3383. doi:10.1039/b905748j
Handley CM, Hawe GI, Kell DB, Popelier PLA (2009) Phys Chem Chem Phys 11:6365–6376. doi:10.1039/b905748j
Houlding S, Liem SY, Popelier PLA (2007) Int J Quantum Chem 107(14):2817–2827
Behler J, Parrinello M (2007) Phys Rev Letts 98:146401–146404
Hobday S, Smith R, Belbruno J (1999) Model Simul Mater Sci Eng 7:397–412
Sanville E, Bholoa A, Smith R, Kenny SD (2008) J Phys Condens Matter 20:285219
Bartok AP, Payne MC, Kondor R, Csanyi G (2010). Phys Rev Lett 104(13):136403–136406
Hawe GI, Alkorta I, Popelier PLA (2010) J Chem Inf Model 50:87–96
Mills MJL, Popelier PLA (2011) Comput Theor Chem “Special issue: ESPA 2010”: in pages
Popelier PLA, Stone AJ (1994) Mol Phys 82:411–425
Popelier PLA, Stone AJ, Wales DJ (1994) Farad Discuss 97:243–264
Elking DM, Perera L, Duke R, Darden T, Pedersen LG (2010) J Comput Chem 31(15):2702–2713
Liem SY, Popelier PLA, Leslie M (2004) Int J Quantum Chem 99:685–694
Joubert L, Popelier PLA (2002) Mol Phys 100:3357–3365
Rafat M, Popelier PLA (2006) J Chem Phys 124:144102–144108
Solano CJF, Pendás AM, Francisco E, Blanco MA, Popelier PLA (2010) J Chem Phys 132:194110
Stone AJ (1981) Chem Phys Lett 83(2):233–239
Pilme J, Piquemal J-P (2008) J Comput Chem 29:1440–1449
Volkov A, Coppens P (2004) J Comput Chem 25:921–934
Devereux M, Plattner N, Meuwly M (2009) J Phys Chem A 113(47):13199–13209
Ponder JW, Wu C, Pande VS, Chodera JD, Schnieders MJ, Haque I, Mobley DL, Lambrecht DS, DiStasio RAJ, Head-Gordon M, Clark GNI, Johnson ME, Head-Gordon T (2010) J Phys Chem B 114:2549–2564
Bader RFW (1990) Atoms in molecules. A quantum theory. Oxford University Press, Oxford
Popelier PLA (2000) Atoms in molecules. An introduction. Pearson Education, London
Bader RFW, Popelier PLA (1993) Int J Quantum Chem 45(2):189–207
Popelier PLA, Bremond EAG (2009) Int J Quantum Chem 109:2542–2553
Popelier PLA, Aicken FM (2003) Chem Phys Chem 4:824–829
Stone AJ (1996) The theory of intermolecular forces. Clarendon, Oxford
Koch U, Popelier PLA, Stone AJ (1995) Chem Phys Lett 228:253–260
in het Panhuis M, Popelier PLA, Munn RW, Angyan JG (2001) J Chem Phys 114:7951–7961
Krige DG (1951) J Chem Metal Min Soc S Afr 52:119–139
Cressie N (1993) Statistics for spatial data. Wiley, New York
Plattner N, Meuwly M (2009) J Mol Model 15(6):687–694
GAUSSIAN03, Frisch MJ, Trucks GW, Schlegel HB, Scuseria GE, Robb MA, Cheeseman JR, Montgomery JAJ, Vreven JT, Kudin KN, Burant JC, Millam JM, Iyengar SS, Tomasi J, Barone V, Mennucci B, Cossi M, Scalmani G, Rega N, Petersson GA, Nakatsuji H, Hada M, Ehara M, Toyota K, Fukuda R, Hasegawa J, Ishida M, Nakajima T, Honda Y, Kitao O, Nakai H, Klene M, Li X, Knox JE, Hratchian HP, Cross JB, Adamo C, Jaramillo J, Gomperts R, Stratmann RE, Yazyev O, Austin AJ, Cammi R, Pomelli C, Ochterski JW, Ayala PY, Morokuma K, Voth GA, Salvador P, Dannenberg JJ, Zakrzewski VG, Dapprich S, Daniels AD, Strain MC, Farkas O, Malick DK, Rabuck AD, Raghavachari K, Foresman JB, Ortiz JV, Cui Q, Baboul AG, Clifford S, Cioslowski J, Stefanov BB, Liu G, Liashenko A, Piskorz P, Komaromi I, Martin RL, Fox DJ, Keith T, Al-Laham MA, Peng CY, Nanayakkara A, Challacombe M, Gill PMW, Johnson B, Chen W, Wong MW, Gonzalez C, Pople JA (2003) Gaussian Inc, Pittsburgh
GaussView3.0. (2003) Semichem Inc, Gaussian Inc, Pittsburgh
Keith TA (2011) AIMAll. 11.04.03 edn. http://aim.tkgristmill.com
Popelier PLA (1996) Comput Phys Commun 93(2–3):212–240
Popelier PLA (1994) Chem Phys Lett 228(1–3):160–164
Rafat M, Devereux M, Popelier PLA (2005) J Mol Graph Model 24:111–120
Marvin (2010) 5.3.1 edn. ChemAxon (http://www.chemaxon.com)
Humphrey W, Dalke A, Schulten K (1996) J Mol Graph 14:33–38
Stone J (1998) An efficient library for parallel ray tracing and animation. University of Missouri, Rolla
Jensen F, Palmer DS (2011) J Chem Theory Comput 7(1):223–230
Jensen F (2007) Introduction of computational chemistry, 2nd edn. Wiley, Chichester
Su ZW, Coppens P (1994) Acta Cryst A50:636–643
Haettig C, Hess BA (1994) Mol Phys 81:813–824
Haettig C (1996) Chem Phys Lett 260:341