Esplorazione dello spazio conformazionale
usando metodi di simulazione
• I metodi di simulazione molecolare (Monte Carlo e Dinamica Molecolare)
possono essere usati per esplorare lo spazio conformazionale delle
molecole ed effettuare un search conformazionale
• Il vantaggio è che durante la simulazione si possono superare barriere di
energia anche elevate ed esplorare diverse regioni dello spazio configuraz.
• La simulazione è effettuata su un sistema costituito da una sola molecola
• Durante la simulazione si selezionano delle geometrie ad opportuni
intervalli regolari di step (ad esempio ogni 10 step) le quali vengono
memorizzate e una volta conclusa la simulazione sottoposte a
minimizzazione dell’energia: i conformeri ottenuti vengono infine
confrontati per eliminare eventuali doppioni
Outline del metodo
Geometrie scelte fra quelle generate
durante la simulazione MC o MD
Minimizzazione dell’energia
Serie di minimi alcuni duplicati
Eliminazione dei duplicati
Conformeri distinti
Esplorazione conformazionale usando MC
• La ricerca conformazionale usando una simulazione Monte Carlo per
esplorare lo spazio conformazionale è molto simile al metodo casuale di
ricerca conformazionale in cui la scelta della conformazione per
l’iterazione successiva è basata sul criterio Monte Carlo Metropolis
• Nel metodo di search casuale basato sul criterio MC (es MCMM):
- si genera una nuova configurazione
- la si minimizza ottenendo un conformero e si controlla se è duplicato
- lo si accetta in base al criterio MC Metropolis
• Nel metodo di search basato su una simulazione MC:
- genera una nuova configurazione
- la si accetta in base al criterio MC Metropolis
- si completa la simulazione eseguendo molti step
- alla fine si minimizzano solo configurazioni ad intervalli regolari di
step ottenendo una serie di conformeri da controllare se sono duplicati
Esplorazione conformazionale usando MD
• La ricerca conformazionale usando una simulazione di Dinamica
Molecolare è in genere eseguita usando una temperatura molto alte,
fisicamente non realistica, che però permette si esplorare meglio lo spazio
conformazionale superando bariere di energia anche elevate
• Nel metodo di search basato su una simulazione MC:
- si parte da una qualsiasi configurazione iniziale
- si inizia la simulazione MD e si completa la fase di equilibrazione
- si completa la simulazione per un periodo di tempo abbasta lungo
- si selezionano e si memorizzano configurazioni ad intervalli regolari di
tempo e le minimizzano ottenendo una serie di conformeri da controllare per eventuali duplicazioni
Esempio search MD
Due angoli di torsione
R
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
C
HX
C
HY


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