Bewertung und Reparametrisierung des OPLS-AA Kraftfeldes für Proteine durch Vergleich mit genauen quantenchemischen Berechnungen an Peptiden

Wir präsentieren Ergebnisse zur Verbesserung des OPLS-AA Kraftfeldes für Peptide durch Nachanpassung der wichtigsten Fourier-Torsionskoeffizienten. Die Anpassungstechnik kombiniert die Verwendung genauer ab initio Daten als Zielgröße, die Auswahl eines effizienten Anpassungsunterraums der gesamten Potentialenergiefläche und die Bestimmung von Gewichten für jeden Anpassungspunkt basierend auf der Größe des Potentialenergiegradienten. Die durchschnittliche Energie-RMS-Abweichung von den LMP2/cc-pVTZ(-f)//HF/6-31G** Daten wird durch die Anpassung für die elektrostatisch ungeladenen Dipeptide um ca. 40 % von 0,81 auf 0,47 kcal/mol reduziert. Die Übertragbarkeit der Parameter wird durch Verwendung derselben für das Alanin-Dipeptid angepassten Rückgrat-Torsionsparameter für alle anderen Dipeptide (mit entsprechender Seitenketten-Anpassung) und das Alanin-Tetrapeptid demonstriert. Parameter für ungebundene Wechselwirkungen wurden ebenfalls für die schwefelhaltigen Dipeptide (Cystein und Methionin) neu angepasst, und die Gültigkeit der neuen Coulomb-Ladungen sowie der van-der-Waals-σ- und ε-Werte wird durch Reproduktion von Gasphasenenergien der Komplexbildung, Verdampfungswärmen und Dichten reiner Modellflüssigkeiten belegt. Darüber hinaus wurde ein neuartiger Ansatz zur Anpassung von Torsionsparametern für elektrostatisch geladene molekulare Systeme vorgestellt und erfolgreich an fünf Dipeptiden mit geladenen Seitenketten getestet.