推进“神秘”水的描述 以改善药物设计

2018年12月18日17:50:57 发表评论
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与水的相互作用决定了药物分子如何与靶标结合,但是对这些相互作用建模很困难,限制了药物设计的准确性。在AIP出版社的化学物理学报最近的…

与水的相互作用决定了药物分子如何与靶标结合,但是对这些相互作用建模很困难,限制了药物设计的准确性。在AIP出版社的“化学物理学报”最近的一篇论文中,来自加州理工学院的William A. Goddard III和Saber Naserifar描述了他们建立水的新描述(称为力场)的新方法并展示了它准确性。

化学和应用物理学教授戈达德对结果感到“惊讶”。“我们得到的描述几乎适合所有水的属性,令人难以置信的准确,远远优于以往任何力场,”他说。

量子力学只能准确描述小型系统,因此我们对液态水的理解依赖于使用力场的模拟。尽管经过数十年的努力,目前的力场并未同时描述水的所有属性。“一个力场可能会给出正确的密度和水的蒸发,但可能与熔点相差100度,”戈达德说。“这听起来很糟糕,但这都是我们所拥有的。”

这些不完整的模型限制了药物设计,限制了我们对工业溶剂反应的理解,促使科学家们研究一些水的异常特征。例如,有人提出,当水过冷到低温时,它可能同时存在高密度和低密度液体,如果有足够的水力场可以理解得更好。

与以前的力场不同,戈达德和Naserifar专注于模拟水的个体相互作用。工作“向后”,他们首先考虑长距离相互作用,然后增加电荷和极化动力学。戈达德说:“以前的力场不允许收费,这是一个重要的进步。”此外,对于强氢键,该团队利用最近发布的,高度准确的水二聚体计算。

“我们单独使用高质量的量子力学来进行每次相互作用 - 远程,短程,氢键,极化 - 将它们放在一起,进行测试,发现它非常准确,”戈达德说。“预测0.2开尔文内液体的熔点......这是闻所未闻的!”

他们的新力场仅在一个属性上失败:计算粒子扩散的速度或扩散常数。Goddard和Naserifar对这种不规则性感到“困惑”,但仍对他们的力场取得的成就感到兴奋。他们热衷于用它来研究水的异常性质,看看它是否能提高药物设计的准确性。

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