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生物分子缓慢过程的分子动力学（MD）模拟——例如对内在无序蛋白（IDP）构象系综的探索——在计算上需求很高。尽管与全原子 MD 相比，粗粒化（CG）模型能够显著加快模拟速度，但对于大型体系和长时间尺度而言，采样挑战仍然可能十分显著。本文提出了 light Martini 水模型，这是一种低黏度水模型，可加速采用 Martini 粗粒化力场的 MD 模拟中的采样过程。 我们系统地降低了 Martini 水珠的质量，并验证了在 Martini 模拟中通常采用的 20 fs 时间步长下，运动方程积分的稳定性与准确性。Light Martini 水的质量降低为 20 amu（相比之下，标准水模型中为 72 amu），从而使水中 IDP 链重构的采样速率最高提高 2.68 倍，并使 POPC 脂双层中脂质的侧向扩散提高 16%。质量缩放并未影响平衡性质，这种加速是在不损害模拟精度的前提下实现的。该水模型实现极为简便，没有额外计算开销，并且应可普遍适用于 Martini 模拟。
lars.schaefer{at}ruhr-uni-bochum.de
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摘要
对缓慢生物分子过程的分子动力学（MD）模拟，例如对本征无序蛋白（IDPs）构象系综的探索，在计算上要求很高。尽管与全原子 MD 相比，粗粒化（CG）模型能够显著加速模拟，但对于大体系和长时间尺度而言，采样挑战仍然可能十分显著。本文提出了 light Martini water，这是一种低黏度水模型，可加速采用 Martini 粗粒化力场的 MD 模拟中的采样。我们系统地降低了 Martini 水珠的质量，并验证了在 20 fs 时间步长下运动方程积分的稳定性与准确性；这一时间步长是 Martini 模拟中的典型设置。Light Martini water 的质量降低至 20 amu（相比之下，标准水模型为 72 amu），从而使水中 IDP 链重构的采样速率最高提高 2.68 倍，并使 POPC 脂双层中脂质的侧向扩散提高 16%。质量缩放不会影响平衡性质，并且这种加速是在不损害模拟精度的情况下实现的。该水模型实现起来极其简单，没有额外计算开销，并且应当可普遍适用于 Martini 模拟。
利益冲突声明
脚注
https://doi.org/10.17877/RESOLV-2026-MS4UJFFM
已声明资助信息
德国研究联合会
，EXC-2033——项目编号 390677874——RESOLV
版权
该预印本的。
本文依据
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发布于 2026 年 8 月 3 日。
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Light Martini water accelerates sampling in coarse-grained molecular dynamics simulations
Aladdin
Elgendy
，
André P.
Zeipelt
，
Lars V.
Schäfer
bioRxiv
2026.08.03.741232；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.08.03.741232
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Aladdin
Elgendy
，
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，
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Schäfer
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2026.08.03.741232；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.08.03.741232
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.03.741232v1?rss=1
🏷️ 分子动力学模拟 粗粒化模型 Martini力场 水模型 采样加速 内在无序蛋白