中性和带电(Q和D)珠子在Martini中的主要区别在于后者不仅包括LJ相互作用，还包括库仑相互作用。这些静电相互作用考虑了默认的显式筛选，相对介电常数εr=15。离子在CG力场中的参数化本身就具有挑战性，这使得“最佳”策略的定义非常困难。造成这些困难的主要原因是： 可用的实验参考数据有限。此外，对于非常亲水的离子，分配数据(logP)也不是很可靠，因为很难通过实验测量它们在疏水相中的浓度。 在有可靠实验数据的情况下，分划数据通常反映离子对(正离子和阴离子)的行为，这些离子对很难解耦 不同质子化态的共存对于带电有机分子是很重要的。在水中，质子化程度由易于测量的pKa和pH值决定；但在其他环境中，pKa值取决于有机分子的水合水平、极性和质子的可用性。 原子模型对于离子来说仍然不是很准确。目前，大多数原子力场的研究人员正试图通过在LJ对的相互作用中增加非键固定、重新调整电荷或明确增加极化来改善离子的行为，但仍然没有适用于任何类型系统的标准化方法。 溶解度和渗透系数可用于估计离子种类的自相互作用，但它们主要用于水中的带电分子，而不适用于其他溶剂。 相关离子的化学多样性高于有机块。例如，与生物相关的离子可以是无机的(如金属、卤化物或磷酸盐)或有机的(如三甲基铵或醋酸盐)。这方面使得离子很难在一般珠中分组，包括难以预测预期的大小变化。 考虑到所有这些问题，之前版本的Martini模型选择了一个简单的策略，即只考虑离子氢键能力的差异。相互作用水平基于中性珠的LJ参数。此外，离子主要是用规则尺寸的珠子来模拟的。对于小离子，如钠离子或氯离子，这种选择意味着这些离子以某种方式在模型中包含了它们的水合壳，这限制了它们的应用。 离子的Martini 3参数化策略与Martini 2有几个方面的不同。首先，如前所述，在Martini 3中，带电珠(离子块)的相互作用水平与中性珠的相互作用水平不同。此外，Q-Q自相互作用现在考虑了最小值在总势能中的有效位置，在这种情况下是库仑和LJ相互作用的总和。LJ的σij经过校准，以保持与中性珠子相似的有效珠子大小。特别是，对于小珠子，σij通常需要一些调整来补偿相反电荷之间更强的静电相互作用，否则会导致珠子的空间重叠太多。 另一个重要的考虑是Q珠和中性珠之间的交叉相互作用。由于中性珠在标准(即非极化)Martini中不具有部分电荷，因此需要将离子-偶极子和/或离子-四极子相互作用纳入LJ势的εij中。更重要的是，这些εij参数需要比ΔΔG测量更强烈地依赖于溶剂化趋势，因为离子的分区数据是有限的。为此，我们在LJεij中引入了Q珠和所有中性珠(用B表示)之间的极化参数(p)，该参数由公式5所描述的经验关系(发现对此特定目的有用)定义。
εQB是来自有机块的相互作用，用作基础相互作用。它表示Q和中性头B之间的相互作用项，不涉及离子的净电荷。pQW是水和q珠之间的自由参数(有待优化)。∆Gsolv,B和∆Gsolv,w分别为离子Q在珠子B和水组成的溶剂中的溶剂化自由能。如果溶剂B是水本身，则式5直接给出了Q-水相互作用的修正(εQB,final=εQB+PQB)。∆Gsolv,B由Generalized Born (GB)模型定义，该模型通常用于处理隐式溶剂中的静电。GB模型足够精确，可以得到不同尺寸和溶剂中离子的正确溶剂化趋势。对于电荷为q的珠子B，式6将GB模型定义为：
其中εB为溶剂B的实验相对介电常数，εB,inside为带电珠子内的相对介电常数。有效尺寸(rB)定义为rB=σQB*fQB，其中σQB是溶剂B和Q珠之间的LJ相互作用尺寸(由相互作用水平定义)。fQB表示GB模型中常用的尺寸校正值。根据式6，式5中的比值∆Gsolv,B/∆Gsolv,w由式7表示为：
其中γQB为有效粒径比(γQB=fQW/fQB)。假设该比率对于特定的Q头类型是恒定的。 由于相对介电常数与离子溶解度密切相关，而离子溶解度又与溶剂的疏水性有关，因此考虑到中性珠子所代表的最常见的化学基团，每个中性珠子的平均值为εB。值得记住的是，这个εB不是用于计算MD模拟的库仑相互作用的相对介电常数，而只是用于获得Q和中性珠子之间的LJ参数的常数之一(如公式7所定义)。补充表21提供了归属于每种中性化学珠子类型的εB的列表。 通过插值定义εB,inside(式8)，考虑到珠内相对介电常数值的εB值和极值，它们在水中(εW,inside)和最极性珠C1(εC1,inside)中。
总之，四个参数pQW，εW,inside，εC1,inside和γQB是唯一的变量来调整每一个组合的Q和中性珠子的大小。 |
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