Модификации метода Монте-Карло с критерием Метрополиса.

Одна из модификаций метода Монте-Карло - метод SCV MC (Scaled Collective Variables Monte Carlo) - позволяет значительно сократить время расчета траектории, но только вблизи минимума, отвечающего, например, нативному состоянию. Все валентные связи и валентные углы в этом методе жестко фиксированы. Независимыми переменными являются только торсионные углы.

Вначале составляется матрица вторых производных энергии по торсионным углам в данном минимуме энергии. Собственные значения этой матрицы являются силовыми константами независимых гармонических колебаний в системе. Амплитуды этих колебаний пропорциональны . Однако, все значения очень различны и, поэтому, система является сильно анизотропной. Такая анизотропия делает применения метода Монте-Карло малоэффективным. Для увеличения скорости расчетов собственные вектора матрицы масштабируют таким образом, чтобы все собственные значения были одинаковы. Поверхность потенциальной энергии при этом становится изотропной и случайный шаг Монте-Карло делается в этом изотропном пространстве отмасштабированных переменных.

Эффективность метода с изотропным размером шага оказалась в 50-500 раз выше, чем для немодифицированного метода при моделировании динамики белка BPTI вблизи его нативного состояния. Один шаг в модифицированном методе соответствовал конформационным изменениям, которые реально происходят за время 0.05 ps.

В другой модификации метода Монте-Карло используются полученные методом ЯМР экспериментальные данные о наиболее предпочтительных торсионных углах для разных аминокислот. Новые конформации в процессе моделирования выбираются так, чтобы предпочтительные торсионные углы встречались чаще. Этот метод очень эффективен для поиска нативных конформаций, однако, очевидно, с точки зрения физики он не может использоваться для изучения динамики молекул.

Литература:

<< Назад || Вперёд >>

Обратно в оглавление