undefined

Scalable Constant pH Molecular Dynamics in GROMACS

Julkaisuvuosi

2022

Tekijät

Aho, Noora; Buslaev, Pavel; Jansen, Anton; Bauer, Paul; Groenhof, Gerrit; Hess, Berk

Abstrakti:

Molecular dynamics (MD) computer simulations are used routinely to compute atomistic trajectories of complex systems. Systems are simulated in various ensembles, depending on the experimental conditions one aims to mimic. While constant energy, temperature, volume, and pressure are rather straightforward to model, pH, which is an equally important parameter in experiments, is more difficult to account for in simulations. Although a constant pH algorithm based on the λ-dynamics approach by Brooks and co-workers [Kong, X.; Brooks III, C. L. J. Chem. Phys.1996, 105, 2414–2423] was implemented in a fork of the GROMACS molecular dynamics program, uptake has been rather limited, presumably due to the poor scaling of that code with respect to the number of titratable sites. To overcome this limitation, we implemented an alternative scheme for interpolating the Hamiltonians of the protonation states that makes the constant pH molecular dynamics simulations almost as fast as a normal MD simulation with GROMACS. In addition, we implemented a simpler scheme, called multisite representation, for modeling side chains with multiple titratable sites, such as imidazole rings. This scheme, which is based on constraining the sum of the λ-coordinates, not only reduces the complexity associated with parametrizing the intramolecular interactions between the sites but also is easily extendable to other molecules with multiple titratable sites. With the combination of a more efficient interpolation scheme and multisite representation of titratable groups, we anticipate a rapid uptake of constant pH molecular dynamics simulations within the GROMACS user community.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Jyväskylän yliopisto

Groenhof Gerrit Orcid -palvelun logo

Aho Noora

Buslaev Pavel

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli:

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

18

Numero

10

Sivut

6148-6160

Julkaisu­foorumi

59851

Julkaisufoorumitaso

2

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Kemia; Biokemia, solu- ja molekyylibiologia

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Tunnistettu aihe

[object Object]

Julkaisumaa

Yhdysvallat (USA)

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1021/acs.jctc.2c00516

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä