LS-VISM: A software package for analysis of biomolecular solvation

doi:10.1002/jcc.23890

.2015年5月30日；36(14):1047-59.

doi:10.1002/jcc.23890。 Epub 2015年3月12日。

LS-VISM：生物分子溶剂化分析软件包

周圣高¹, 李铁成, 孙慧（音）, 建维车, 约阿希姆·祖比埃拉, 李波（Bo Li）, J安德鲁·麦卡蒙

附属公司

PMID： 25766844
预防性维修识别码：项目经理4412808
内政部： 10.1002/jcc.23890

LS-VISM：生物分子溶剂化分析软件包

周圣高等。计算机化学杂志. 2015.

.2015年5月30日；36（14）：1047-59。

doi:10.1002/jcc.23890。 Epub 2015年3月12日。

作者

周盛高¹, 李铁成, 孙慧（音）, 建维车, 约阿希姆·祖比埃拉, 李波（Bo Li）, J安德鲁·麦卡蒙

附属

¹加利福尼亚大学数学系，圣地亚哥，拉荷亚，加利福尼亚州，92093-0112。

PMID： 25766844
预防性维修识别码：项目经理4412808
内政部： 10.1002/jcc.23890

摘要

我们介绍了一个用于分析生物分子溶剂化的软件包。该软件包收集计算机代码，用于实现变分隐式溶剂模型（VISM）的数值方法。该软件包的输入包括所考虑生物分子的原子数据和宏观参数，如溶质-固体表面张力、体积溶剂密度和离子浓度以及介电系数。输出包括估计的溶剂化自由能和最佳宏观溶质-固体界面，这些是通过最小化包围溶质原子的所有可能溶质-固界面之间的VISM溶剂化自由能量泛函而获得的。我们用各种静电学的描述来回顾VISM。我们还回顾了我们的数值方法，主要包括松弛VISM自由能泛函的水平集方法和介电Poisson-Boltzmann方程的紧耦合界面方法。这些数值方法和算法构成了软件包的核心模块。我们详细介绍了包的结构、输入和输出文件的格式、代码的工作流程以及输出数据的后处理。我们在主客体系统上的演示应用程序说明了如何使用该软件包对生物分子（包括配体受体结合系统）进行溶剂化分析。该软件包在最小可调参数和广泛应用方面简单灵活。包装使用的未来扩展可以包括有效识别蛋白质表面的配体结合囊。

关键词：玻尔兹曼理论；泊松；生物分子模型；紧耦合界面法；介电边界力；水平集方法；溶剂化自由能；变分隐式求解模型。

PubMed免责声明

数字

图1
含有隐式溶剂的溶剂化系统的示意图。溶质-固体界面Γ分隔溶质区域Ω_米来自溶剂区域Ω_w个.在这里n个是沿着界面Γ的单位法线，Γ指向溶质到溶剂区域。溶质区和溶剂区的相对介电常数表示为ε_米和ε_w个分别是。溶质原子位于x个₁, …,x个*_N个*并承担部分费用问₁, …,*问_N个*分别是。

图4
通过LS-VISM获得CB[7]的稳定平衡表面。顶行：使用Matlab函数plotsurf.m进行可视化。颜色表示平均曲率：黄色表示凸面，绿色表示平面，蓝色表示凹面。最下面一行：使用VMD进行可视化。

图5
通过LS-VISM获得B2（第一列）和CB[7]-B2（第二列）的稳定平衡面。顶行：使用Matlab函数plotsurf.m进行可视化。颜色表示平均曲率：黄色表示凸面，绿色表示平面，蓝色表示凹面。最下面一行：使用VMD进行可视化。

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