Utilizando a teoria quantum chemical Topology para a modelagem de campos de força para peptídeos através de densidades eletrônicas

Resumo

O estado em que campos de força se encontram na dinâmica molecular mudou muito pouco ao longo dos últimos 30 anos. A forma mais transferível de se descrever um átomo dentro de um sistema molecular é através da Quantum Chemical Topology (QCT). Na teoria QCT os átomos são fragmentos 3D, livres de parâmetros, com volumes finitos, resultantes da densidades eletrônicas. Átomos QCT têm fronteiras definidas, não se sobrepõem, e não deixam lacunas. Além disso, átomos de QCT têm uma energia bem definida de acordo com princípios mecânico-quânticos. Por conseguinte, um campo de força com base em QCT surge como uma alternativa atraente para fornecer energias atomísticas para simulações de dinâmica molecular. A teoria QCT é baseada em quatro pilares para resolver os problemas de campos de força comuns: transferibilidade, a teoria QTAIM, uso de expansão multipolar atômica e o uso de machine learning para modelar polarização. No centro deste campo de força moderno se encontram átomos transferíveis . Combinando o particionamento QCT com a expressão quântica universal de energia, temos 3 tipos de contribuições de energia primários: (i) energia intra-atômica, (ii) energia inter-atômica de troca e correlação e (iii) energia de Coulomb inter-atômica . Estas contribuições são fisicamente bem definidas. Além disso, a interação de Coulomb é categoricamente representada por momentos multipolares atômicos. Através da teoria QCT, pretendemos melhorar o estado-da-arte dos campos de força para melhor descrever as interações de peptídeos sob solvatação explícita. Vamos testar a importância da polarizabilidade e transferibilidade de carga em tais condições. Os peptidos serão estudados na presença de água e de íons, tal como os termos Coulomb obtidos através dos nossos multipolos QCT devem ser comparados com os parâmetros utilizados nos atuais campos de força.