改进全原子分子动力学模型以定量预测纳米孔阻塞电流

内容形式：摘要译文

全原子分子动力学已成为生物信息纳米孔传感器开发中不可或缺的工具。在典型的纳米孔实验中，对流经纳米孔的离子电流进行测量，可反映穿过纳米孔的生物分子的化学结构。仅凭此类实验，往往不足以揭示生物分子结构与离子电流变化之间的关系。分子动力学方法可通过在外加电场下进行直接的暴力模拟，建立这种关系。在此，我们考察了分子动力学力场能否重现单链 DNA 产生的实验测得纳米孔阻塞电流。模拟结果表明，现成的力场（CHARMM36、AMBER Parmbsc1 和 DES-AMBER）均无法以所需精度重现实验数据。为提高准确性，我们借助专为此目的设计的实验，考察并优化了离子、蛋白质纳米孔与 DNA 之间的相互作用。最终，对 CHARMM36 力场中的非键相互作用进行有针对性的修正后，模拟结果与实验达到了较好的一致性。这一改进的参数化方案最初针对纳米孔传感模拟开发，也可能适用于 DNA—蛋白质体系的更广泛计算研究。

关键词：纳米孔测序 · 分子动力学模拟 · 力场参数化 · 离子电流 · 单链DNA

原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.12.731905v1?rss=1