[發明專利]橢球腔鏡像模型下的生物分子動力檢測方法

有效

• 申請號: 201310569065.3
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103559424A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 薛長峰
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: G06F19/16
• 分類號: G06F19/16
• 代理公司: 江蘇銀創律師事務所 32242
• 代理人: 何震花

技術領域

本發明涉及生物大分子動力檢測。

背景技術

現有技術下，生物分子模擬中，對處理異構系統的靜電相互作用通常采用球腔混合鏡像溶劑模型（Y.?Lin,?A.?Baumketner,?S.?Deng,?Z.?Xu,?D.?Jacobs,?W.?Cai,?An?image-based?reaction?field?method?for?electrostatic?interactions?in?molecular?dynamics?simulations?of?aqueous?solutions,?J.?Chem.?Phys.?131?(2009)?154103）。然而對非球狀的生物大分子（如肌動蛋白和DNA），采用球狀模腔效率不高。而采用形狀不規則的模腔僅僅包含大分子周圍少數若干層的溶劑可以大大降低系統的規模。但采用形狀不規則的模腔的問題在于如何在每一模擬時間步精確而高效地計算這種不規則模腔內的反應場。因此，在模擬非球狀的生物大分子時，更適合采用與生物分子的不規則形狀盡可能一致的非球狀、但形狀仍規則的模腔。

發明內容

本發明所要解決的問題是生物分子模擬中，檢測對非球狀的生物大分子的靜電相互作用在傳統的球腔混合鏡像溶劑模型中效率低下的問題。

為解決上述問題，本發明采用的方案如下：

橢球腔鏡像模型下的生物分子動力檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：構建橢球腔混合鏡像溶劑模型，所述橢球腔混合鏡像溶劑模型包括橢球體和截角八面體；所述截角八面體內置于所述橢球體內；所述橢球體滿足方程：????????????????????????????????????????????????；所述截角八面體是一個由6個四邊形和8個六邊形組成的具有14個面的多面體，其中其8個六邊形的平面滿足方程：；、6個四邊形平面滿足方程：?、、，其中，，；

S2：找出截角八面體內溶劑電荷在截角八面體與橢球體之間的周期鏡像；

S3：找出橢球體內電荷在橢球體外的反應場鏡像電荷；

S4：計算源電荷與目標電荷之間的靜電相互作用；所述目標電荷是指截角八面體內所有實電荷，所述源電荷是指截角八面體內所有實電荷加上截角八面體與橢球體之間的所有周期鏡像電荷再加上橢球體外的所有反應場鏡像電荷。

本發明的技術效果：相比于現有的球腔鏡像溶劑模型，本發明的橢球腔鏡像溶劑模型結構對于對某些細長生物大分子，比如肌動蛋白和DNA，在生物大分子動力學模擬中更有效。

附圖說明

圖1是本發明橢球腔混合鏡像溶劑模型在XOZ平面上的截面結構示意圖。

圖2是本發明截角八面體立體結構示意圖。

圖3采用本發明橢球腔鏡像溶劑模型得到的液態水的氧氧徑向分布。

圖4是球腔鏡像溶劑模型得到的液態水的氧氧徑向分布。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發明做進一步詳細說明。

一、橢球腔混合鏡像溶劑模型結構

橢球腔混合鏡像溶劑模型，如圖1所示，包括橢球體1和截角八面體2。截角八面體2位于橢球體1之內。橢球體1的三軸半徑分別表示為R_c,?R_c,?R_f,，R_c與R_f之間滿足條件：。其中，。橢球體1用數學方程可以表示為：。在XOZ截面上，截角八面體2為橢球體1的正內接八面體，如圖1所示。截角八面體2的立體結構如圖2所示，一個由8個六邊形和6個四邊形圍成的14面平行多面體。用數學方法表示，截角八面體2的8個六邊形的平面滿足方程：，6個四邊形的平面滿足方程：，其中，，。R_c?，?R_f，L，H之間的相互關系如圖1所示。上述各方程中，以，則有，，代入上述各方程后，上述各方程可以簡化：

橢球體1的方程為：，截角八面體2的8個六邊形的平面滿足方程：，截角八面體2的6個四邊形的平面滿足方程：、、，其中，。上述各式中，?為距離單位的符號。

上述橢球腔混合鏡像溶劑模型結構為通過計算機軟件程序的方法構建的數學模型，對于本領域技術人員來說，通過上述公式構建橢球體1和截角八面體2的結構模型并不困難。