K-means聚类和随机森林算法在血红素模型多自旋态力场电荷预测中的应用
发布时间:2021-07-28 14:52
血红素与氧气的结合与解离过程是重要的生命现象。在氧气靠近的过程中,血红素电荷极化效应明显,且底物对血红素自旋态影响显著,使体系存在自旋交叉的现象。但是传统力场的固定点电荷模型,不适合应用到血红素体系中,且当前针对血红素自旋交叉这一特点开发力场的工作较少。本课题组针对这一问题提出了多自旋态可变电荷力场的设想,这一设想的核心是能够根据构型变化准确的预测各个自旋态的电荷,从而正确的描述由于构象变化导致的各组态的能量变化。近年来,在电荷预测中基于K-means聚类和随机森林的方法逐渐受到重视并有成功应用。本论文的核心思想是将这些方法用于多自旋态可变电荷力场的开发,测试这些方法在血红素体系多自旋态电荷力场中的表现。论文的具体研究思路如下:首先,我们对血红素模型体系和氧气分子复合物进行了非绝热动力学模拟,从轨迹中提取了近40000个血红素模型结构,采用密度泛函方法计算得到体系在各个自旋态下的静电势电荷。然后,论文采用基于K-means聚类和随机森林的方法进行电荷预测测试。针对每种测试方法,我们都构建了两个数据集。一是未进行几何构型优化,体系处于能量较高的状态;二是进行几何构型优化,体系处于局域能量...
【文章来源】:华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:76 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
O2与血红素结合的势能面(左图)以及O2基态(三重态)分子轨道占据(右图)的示意图(Duetal2018)
1.1 O2与血红素结合的势能面(左图)以及 O2基态(三重态)分子轨道占据(右图)的意图(Du et al 2018)Fig.1.1 The O2binding potential energy surface (PES) with heme group (On the left) and themolecular orbital occupancy of O2ground state(triplet state)(On the right)(Du et al 2018)
vitt and Lifson 1969): ( ) = ( ) + ( ) + ( ) + ( ) + ( ) + (1其中 是体系的势能函数, 是体系中所有原子的坐标。 , 和 分别是分子中的键长(或共价键)、键角弯曲、二面角扭转和的二面角弯曲。非键项 和 分别描述的是静电力和范德华力,是没有价键和键角直接连接的原子之间的相互作用。图 1.3 显示了经典固定电荷力项的示意图(Riniker and Modeling 2018)。尽管极化效应很重要,但从以往来,由于计算成本高以及极化力场的参数复杂,极化在固定点电荷力场中没确表示,是通过建立局部电荷平均力场的极化作为有效的参数,所以经典力子的电荷是固定的。
本文编号:3308116
【文章来源】:华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:76 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
O2与血红素结合的势能面(左图)以及O2基态(三重态)分子轨道占据(右图)的示意图(Duetal2018)
1.1 O2与血红素结合的势能面(左图)以及 O2基态(三重态)分子轨道占据(右图)的意图(Du et al 2018)Fig.1.1 The O2binding potential energy surface (PES) with heme group (On the left) and themolecular orbital occupancy of O2ground state(triplet state)(On the right)(Du et al 2018)
vitt and Lifson 1969): ( ) = ( ) + ( ) + ( ) + ( ) + ( ) + (1其中 是体系的势能函数, 是体系中所有原子的坐标。 , 和 分别是分子中的键长(或共价键)、键角弯曲、二面角扭转和的二面角弯曲。非键项 和 分别描述的是静电力和范德华力,是没有价键和键角直接连接的原子之间的相互作用。图 1.3 显示了经典固定电荷力项的示意图(Riniker and Modeling 2018)。尽管极化效应很重要,但从以往来,由于计算成本高以及极化力场的参数复杂,极化在固定点电荷力场中没确表示,是通过建立局部电荷平均力场的极化作为有效的参数,所以经典力子的电荷是固定的。
本文编号:3308116
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