異なる媒体におけるネイティブおよび置換シクロデキストリンの分子動力学研究：1電荷派生と力のフィールドパフォーマンス

ネイティブおよび修飾されたシクロデキストリンの溶媒和プロセス（1置換α-、β-、およびγ-シクロデキストリン、およびアミノ酸由来のβ-シクロデキストリン）の溶媒和プロセスを説明する分子動力学シミュレーションが実施されています。均質な力場、すなわち「Q4MD-CD」は、新しいフォースフィールドトポロジーデータベースの開発と、GlyCAM04とAMBER99SBの力場の組み合わせから構築されており、異種シクロデキストリンベースのシステムの幾何学的、構造的、動的、水素結合の側面を正しく説明しています。これらには、ネイティブ、有機、およびペプチド結合シクロデキストリンが含まれます。Q4MD-CD機能：（i）タンパク質部分を記述するためのAMBER99SBの幾何学的パラメーター、（ii）利用可能な場合、炭水化物および有機部品のglycam04の幾何学的パラメーターまたはamber99SBの幾何学的パラメーター、そうでなければ（iii）bartial原子燃焼のための能力を使用した能力燃焼のために装飾された部分的な原子電荷である。「アンバー」戦略と（iv）1.2と2.0のスケーリング係数に従ってツールが、それぞれ1-4の静電と1-4のファンデルワールス相互作用に課されました。ネイティブシクロデキストリンのQ4MD-CDによって与えられた結果は、GLYCAM04、GLYCAM06、AMBER99SBなどの力場および実験データとともに、得られた結果と比較されています。この作業は、溶媒和化シクロデキストリンの正しい説明に向けて前述の力場のパフォーマンスのグローバルな見解を提供するだけでなく、水素結合に関するいくつかの問題に対処することにより、現在の力場の能力を拡張し、分子動力学によるグリココンジュゲートの研究に向けた新しい可能性を開始します。

Molecular dynamics simulations describing the solvation process of native and modified cyclodextrins (per-substituted α-, β-, and γ-cyclodextrins, as well as an amino-acid derived β-cyclodextrin) have been performed. A homogeneous force field, namely "q4md-CD", has been built from the development of a new force field topology database and from a combination of the GLYCAM04 and Amber99SB force fields to correctly describe the geometrical, structural, dynamical and hydrogen bonding aspects of heterogeneous cyclodextrin based systems. These include native, organo- and peptidic-linked cyclodextrins. q4md-CD features: (i) geometrical parameters from Amber99SB to describe the protein parts, (ii) geometrical parameters from GLYCAM04 for the carbohydrate and organic parts when available or those of Amber99SB otherwise, (iii) partial atomic charges, embedded in force field libraries for the carbohydrate and organic fragments, were derived using the R.E.D. tools according to the "Amber" strategy and (iv) scaling factors of 1.2 and 2.0 were imposed for the 1-4 electrostatic and 1-4 van der Waals interactions, respectively. Results given by q4md-CD on native cyclodextrins have been compared to those obtained with reference to force fields like GLYCAM04, GLYCAM06 and Amber99SB as well as with experimental data. This work not only gives a global view of the performances of the aforementioned force fields towards a correct description of solvated cyclodextrins, but also extends the capabilities of current force fields by addressing some issues concerning hydrogen bonding and opens new possibilities towards studies of glycoconjugates by molecular dynamics.