Практическая химия белка - А. Дарбре 1989

Предсказание конформации пептидов и белков
Арсенал современных теоретических методов
Периодическое оценивание и картирование

Периодическое оценивание энергии — это процедура, в которой используется жесткая геометрия молекул, а вычисления производятся при изменении углов вращения па равные промежутки. В каждой точке пространства вычисляют энергию системы, и полученные значения заносят в специальный двумерный массив, предназначенный для удобства дальнейшего визуального представления информации.

Для облегчения такого представления табличные значения преобразуют в карту, т. е. в контуры изоэнергетических точек. Если в молекуле имеется более двух торсионных углов, то остальные углы рассматривают как менее важные по сравнению с минимизируемыми углами. При необходимости энергия молекулы в каждой точке пространства, определяемого двумя углами карты, может быть минимизирована и как функция от остальных углов, не участвующих в построении карты.

Поскольку карта представляет наглядный срез потенциальной поверхности, выполненный с разрешением, задаваемым интервалами между точками, ее можно использовать для разных целей. Можно, например, быстро найти конформации с наименьшей и наибольшей энергией, а также определить, форму минимумов. Значения энергий, наносимых на контур, могут быть использованы для вычисления ряда величин методами статистической механики: средних значений конфигурационной энтропии, спектров кругового дихроизма и т. д. Нанесение контуров на карту связано, конечно, с интерполяцией значений энергии между точками, что существенно при усреднении физических свойств в условиях ограниченного числа точек оценивания. Такое усреднение должно учитывать и вышеупомянутый якобиан, но подобный учет выполняют достаточно редко. Если же главная цель — расчет, а не просто просмотр результатов, то совсем неважно, взят ли одно- или двумерный массив данных. Этот массив можно использовать для автоматического поиска минимума энергии, что в данной ситуации означает минимизацию с помощью «исчерпывающего периодического сканирования» (т. е. просмотра всей энергетической поверхности). Если массив данных соответствует потенциальной поверхности мономерного звена статистического клубка полимера, то используя приближение статистической теории полимеров, можно рассчитать гидродинамические и светорассеивающие свойства исследуемой молекулы.

Периодическое оценивание энергии служит не только для получения карт изолиний. Таким образом можно найти и приближенные значения энергии в любой точке потенциальной поверхности, охваченной процедурой минимизации.