由网友(深信不疑)分享简介:自由能微扰(英语:Free Energy Perturbation, 缩写:FEP)是用去计较自由能的1种经常使用要领。最先由R. W. Zwanzig正在一九五四年提出。简介自由能微扰(英语:FreeEnergyPerturbation,缩写:FEP)是用去计较自由能的1种经常使用要领。最先由R. W. Zwanzig正在一九五...
![PNAS 基于加速自由能微扰的虚拟筛选方法从药物库中发现SARS CoV 2抑制剂](https://p.xsw88.cn/allimg/komo/20231008xxx/k7410.png)
自由能微扰(英语:Free Energy Perturbation, 缩写:FEP)是用来计算自由能的一种常用方法。最早由R. W. Zwanzig在1954年提出。
简介
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自由能微扰
(英语:F
reeE
nergyP
erturbation,缩写:FEP
)是用来计算自由能的一种常用方法。最早由R. W. Zwanzig在1954年提出。以正则系综为例,从状态A到状态B的自由能变化可以由下式算出:其中T为温度,
和分别为状态A和状态B的哈密顿量,为玻尔兹曼常数,〈〉表示在状态A的系综中取系综平均。简单而言,为了计算状态A与状态B之间的自由能差,只需通过在状态A的系综中对两状态之间的能量差采样,然后求平均即可。采样可以使用分子动力学或者蒙特卡洛方法模拟。原理
以正则系综为例,已知状态A的配分函数为
:其中
。那么状态B的配分函数 可以做如下改写:即
而状态B与A之间的自由能差
故有
应用
自由能微扰被广泛应用于各种自由能的计算,并被集成到各种分子模拟软件中,包括:
• AMBER
• BOSS
• CHARMM
• Desmond
• GROMACS
• MacroModel
• MOLARIS
• NAMD
• Tinker
在使用自由能微扰进行自由能计算的时候,需要注意由于状态A与B之间能量差太大而导致的采样不足问题。在这种情况下,需要把A到B之间划分成多个窗口进行采样,或者采用其他自由能计算方法,比如Bennett acceptance ratio以及Umbrella Sampling。
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