view in publisher's site

QM/MM Methods for Biomolecular Systems

Abstract Two are better than one: Quantum mechanics/molecular mechanics (QM/MM) methods are the state‐of‐the‐art computational technique for treating reactive and other “electronic” processes in biomolecular systems. This Review presents the general methodological aspects of the QM/MM approach, its use within optimization and simulation techniques, and its areas of application, always with a biomolecular focus. Combined quantum‐mechanics/molecular‐mechanics (QM/MM) approaches have become the method of choice for modeling reactions in biomolecular systems. Quantum‐mechanical (QM) methods are required for describing chemical reactions and other electronic processes, such as charge transfer or electronic excitation. However, QM methods are restricted to systems of up to a few hundred atoms. However, the size and conformational complexity of biopolymers calls for methods capable of treating up to several 100 000 atoms and allowing for simulations over time scales of tens of nanoseconds. This is achieved by highly efficient, force‐field‐based molecular mechanics (MM) methods. Thus to model large biomolecules the logical approach is to combine the two techniques and to use a QM method for the chemically active region (e.g., substrates and co‐factors in an enzymatic reaction) and an MM treatment for the surroundings (e.g., protein and solvent). The resulting schemes are commonly referred to as combined or hybrid QM/MM methods. They enable the modeling of reactive biomolecular systems at a reasonable computational effort while providing the necessary accuracy.

تکنیک‌های QM / MM برای سیستم‌های Biomolecular

چکیده دو روش بهتر از یک: مکانیک کوانتومی / مکانیک مولکولی (QM / MM)روش‌های محاسباتی پیشرفته برای درمان فرایندهای "الکترونیکی" و "الکترونیکی" در سیستم‌های biomolecular هستند. این بررسی جنبه‌های روش‌شناسی عمومی رویکرد QM / MM، کاربرد آن در بهینه‌سازی و تکنیک‌های شبیه‌سازی، و حوزه‌های کاربرد آن، همیشه با تمرکز biomolecular را ارایه می‌دهد. رویکردهای ترکیبی مکانیک کوانتومی / مکانیک کوانتومی (QM / MM)به روش انتخاب برای مدل‌سازی واکنش‌های مدلسازی در سیستم‌های biomolecular تبدیل شده‌اند. روش‌های مکانیک کوانتومی (QM)برای توصیف واکنش‌های شیمیایی و دیگر فرایندهای الکترونیکی مانند انتقال بار یا تهییج الکترونیکی مورد نیاز است. با این حال، روش‌های QM به سیستم‌هایی که شامل چند صد اتم هستند محدود شده‌اند. با این حال، اندازه و پیچیدگی conformational of نیازمند روش‌های برخورد با چندین اتم ۱۰۰۰۰۰ و امکان شبیه‌سازی در طول مقیاس‌های زمانی ده‌ها نانوثانیه است. این امر با روش‌های بسیار کارآمد، نیروی مولکولی مبتنی بر میدان (MM)به دست می‌آید. بنابراین برای مدل کردن زیست مولکول‌های بزرگ، رویکرد منطقی ترکیب دو تکنیک و استفاده از یک روش QM برای منطقه فعال شیمیایی (به عنوان مثال، سوبسترا و عوامل مشترک در یک واکنش آنزیمی)و یک عملیات MM برای محیط (به عنوان مثال، پروتیین و حلال)است. طرح‌های به‌دست‌آمده معمولا به صورت ترکیبی یا ترکیبی از روش‌های QM / MM اشاره می‌شوند. آن‌ها مدل‌سازی سیستم‌های biomolecular راکتیو را در یک تلاش محاسباتی منطقی به هنگام ارائه دقت لازم ممکن می‌سازند.
ترجمه شده با

سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.