有没有可以使用电子密度图作为输入的 QM 大分子模拟方法?

计算科学 量子力学 模拟 计算生物学
2021-12-21 05:23:21

我不是 X 射线晶体学家,但据我所知,在将球棒分子模型拟合到晶体衍生的电子密度图的过程中,经常需要大量的猜测和直觉。这种猜测工作往往会在最终的原子坐标集中引入大量错误。

我尝试过的量子力学模拟程序(Gaussian,Gamess)使用原子坐标作为输入。是否有任何 QM 方法直接利用电子密度图中包含的信息,与原子坐标结合或代替原子坐标?

如果目前没有可以直接整合电子密度数据的QM软件包,理论上是否可以制作?这似乎是消除原子拟合期间引入的一些错误的好方法,并使模拟输入的源更接近实际实验数据。电子密度数据对模拟有用吗,还是我只是在妄想?

如果家里有结构生物学家和/或 QM 大分子模拟器,请帮我解决这个问题。

2个回答

我不认为这会有用,也不知道它正在任何地方实施,但正如他们所说,没有证据并不是没有证据的证据。不久前,我看到了 Reimers 和同事关于在 XRD 拟合的最终细化中使用ab initio方法的研究的讲座,除了细化中经常使用的受限 MD,但这与使用 ESD 映射非常不同启动计算。

在 XRD 中,电子密度图是核坐标的代表,而在 QM 计算中,电子密度是核坐标的函数,并且可以通过从猜测波函数收敛相当容易地获得*。使用电子密度作为 QM 计算的唯一输入仍然需要对核坐标进行初始猜测,因为没有这些,您就没有使 QM 计算有意义的核势。

QM 计算当然对于试图阐明有争议的 XRD 结构非常有用,其中可能存在对一个或多个结构的多种解释。从 QM 计算中获取额外电子结构信息的能力意味着您还可以尝试将 QM 模型与 EPR、NMR 等其他实验技术相协调。这允许研究人员连接原本独立的数据套件。

我希望这对你来说很有趣!

*YMMV!

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