バイオモリュールシミュレーションにおけるcharmm一般力場のスルホニル含有化合物への拡張とその有用性

提示されたのは、スルホニル含有化合物のモデリングを有効にするために、charmm一般力場（CGENFF）の拡張です。パラメーター最適化の基礎として、スルホン、スルホンアミド、スルホン酸、スルファメートなどの化学部分を含むモデル化合物を含むモデル化合物が使用されました。高レベルの量子機械的および実験的な結晶データをターゲットにした新しいパラメーターは、charmm添加能力フィールドの残りの互換性を維持するために設計された階層的な方法で最適化されました。最適化されたパラメーターは、平衡ジオメトリ、振動周波数、水との相互作用、気相双極子モーメント、および二面ポテンシャルエネルギースキャンを十分に再現しました。検証には、実験的ユニット細胞の幾何学、結晶皮質内幾何学、および純粋な溶媒密度を十分に再現するために、新しく開発されたパラメーターを示す結晶と液相計算の両方が含まれていました。その後、力場を適用して、スルホンアミドベースのペプチド系の立体構造選好を研究しました。実験的IR/NMRデータとの良好な一致は、生物学的環境におけるスルホニル基の動的挙動を調査するためのツールとして、新しく開発されたCGENFFパラメーターをさらに検証しました。CGENFFは現在、医療の化合物を含む生体分子系のコンテキストで、スルホニル含有化合物のモデリングとシミュレーションを可能にする部分を含むスルホニル基をカバーしています。

Presented is an extension of the CHARMM General Force Field (CGenFF) to enable the modeling of sulfonyl-containing compounds. Model compounds containing chemical moieties such as sulfone, sulfonamide, sulfonate, and sulfamate were used as the basis for the parameter optimization. Targeting high-level quantum mechanical and experimental crystal data, the new parameters were optimized in a hierarchical fashion designed to maintain compatibility with the remainder of the CHARMM additive force field. The optimized parameters satisfactorily reproduced equilibrium geometries, vibrational frequencies, interactions with water, gas phase dipole moments, and dihedral potential energy scans. Validation involved both crystalline and liquid phase calculations showing the newly developed parameters to satisfactorily reproduce experimental unit cell geometries, crystal intramolecular geometries, and pure solvent densities. The force field was subsequently applied to study conformational preference of a sulfonamide based peptide system. Good agreement with experimental IR/NMR data further validated the newly developed CGenFF parameters as a tool to investigate the dynamic behavior of sulfonyl groups in a biological environment. CGenFF now covers sulfonyl group containing moieties allowing for modeling and simulation of sulfonyl-containing compounds in the context of biomolecular systems including compounds of medicinal interest.