COMPUTER-SIMULATIONEN MIT EXPILIZITEM LÖSUNGSMITTEL: Jüngste Fortschritte in der thermodynamischen Zerlegung von freien Energien und in der Modellierung elektrostatischer Effekte

Diese Übersicht konzentriert sich auf die jüngsten Fortschritte in zwei Bereichen, in denen Computersimulationen mit explizitem Lösungsmittel angewendet werden: die thermodynamische Zerlegung von freien Energien und die Modellierung elektrostatischer Effekte. Die rechenintensive Natur dieser Simulationen stellte ein Hindernis für das systematische Studium vieler Probleme in der Lösungsthermodynamik dar, wie die Zerlegung der freien Energien von Solvation und Ligandenbindung in komponentielle Enthalpien und Entropien. Mit der anhaltenden Revolution in der Rechenleistung sind diese Probleme reif für die Untersuchung, erfordern jedoch die sorgfältige Auswahl von Algorithmen und Annäherungen. Wir bieten eine kritische Bewertung mehrerer numerischer Ansätze zur thermodynamischen Zerlegung von freien Energien und fassen Anwendungen in der aktuellen Literatur zusammen. Der Fortschritt in Computersimulationen mit explizitem Lösungsmittel von Ladungsstörungen in Biomolekülen war in den frühen 1990er Jahren langsam, bedingt durch die weit verbreitete Verwendung von abgeschnittenen Coulomb-Potentialen in diesen Simulationen, unter anderem Faktoren. Die Entwicklung der in dieser Übersicht beschriebenen anspruchsvollen Technologie zur Handhabung der Langstrecken-Elektrostatik hat die Vorhersagekraft dieser Simulationen so erhöht, dass Vergleiche zwischen Modellen mit explizitem und kontinuierlichem Lösungsmittel Unterschiede aufzeigen können, deren wahre physikalische Herkunft in der inhärenten Molekularität des umgebenden Mediums liegt.