اپلس

میدان نیروی اُپلس (به انگلیسی OPLS) (پتانسیل های بهینه شده برای شبیه سازی مایع) توسط پروفسور ویلیام ال یورگنسن در دانشگاه پردو و بعداً در دانشگاه ییل توسعه داده شد.

فرم عملکردی

فرم عملکردی میدان نیروی اپلس بسیار شبیه فرم امبراست :

$E\left(r^{N}\right)=E_{\mathrm {bonds} }+E_{\mathrm {angles} }+E_{\mathrm {dihedrals} }+E_{\mathrm {nonbonded} }$

$E_{\mathrm {bonds} }=\sum _{\mathrm {bonds} }K_{r}(r-r_{0})^{2}\,$

$E_{\mathrm {angles} }=\sum _{\mathrm {angles} }k_{\theta }(\theta -\theta _{0})^{2}\,$

$E_{\mathrm {dihedrals} }=\sum _{\mathrm {dihedrals} }\left({\frac {V_{1}}{2}}\left[1+\cos(\phi -\phi _{1})\right]+{\frac {V_{2}}{2}}\left[1-\cos(2\phi -\phi _{2})\right]+{\frac {V_{3}}{2}}\left[1+\cos(3\phi -\phi _{3})\right]+{\frac {V_{4}}{2}}\left[1-\cos(4\phi -\phi _{4})\right]\right)$

$E_{\mathrm {nonbonded} }=\sum _{i>j}f_{ij}\left({\frac {A_{ij}}{r_{ij}^{12}}}-{\frac {C_{ij}}{r_{ij}^{6}}}+{\frac {q_{i}q_{j}e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}r_{ij}}}\right)$

با ترکیب قوانین $A_{ij}={\sqrt {A_{ii}A_{jj}}}$ و $C_{ij}={\sqrt {C_{ii}C_{jj}}}$ .

برهمکنش های غیر پیوندی درون مولکولی $E_{\mathrm {nonbonded} }$ فقط برای اتمهای دارای سه پیوند یا بیشتر شمرده می شوند. 1،4 برهمکنشها توسط "فاکتور فاج" کاهش می یابد $f_{ij}=0.5$ ، در غیر این صورت $f_{ij}=1.0$ . تمام سایتهای برهم کنش بر روی اتمها قرار دارند. هیچ "جفت تنها" وجود ندارد.

پارامتر سازی

چندین مجموعه از پارامترهای اپلس منتشر شده است.یک OPLS-ua (اتم متحد) وجود دارد که شامل اتم های هیدروژن در کنار کربن به طور ضمنی در پارامترهای کربن است و می تواند برای صرفه جویی در وقت شبیه سازی استفاده شود. OPLS-aa (تمام اتم ها) به طور مشخص شامل هر اتم است. انتشارات بعدی شامل پارامترهایی برای سایر گروههای کنشی خاص و انواع مولکولها مانند کربوهیدراتها است. شبیه سازی اپلس در محلول آبی معمولاً از مدل آب TIP4P یا TIP3P استفاده می کند .

یک ویژگی متمایز از پارامترهای اپلس این است که آنها به تناسب ویژگی های تجربی مایعات ، از جمله چگالی و گرمای تبخیر ، علاوه بر نصب پروفیل های پیچشی فاز گاز ، بهینه شده اند.

پیاده سازی

پیاده سازی های مرجع در زمینه نیروی اپلس ، برنامه های BOSS و MCPRO است که توسط یورگنسن ساخته شده است. بسته های دیگر مانند تینکر ، گرومکس ، PCMODEL ، آبالون ، هایپرچم ، لمپس ، دزموند و نامد نیز میدان نیرو اپلس را پیاده سازی کرده اند.

منابع

• Jorgensen WL, Tirado-Rives J (1988). "The OPLS Force Field for Proteins. Energy Minimizations for Crystals of Cyclic Peptides and Crambin". J. Am. Chem. Soc. 110 (6): 1657–1666. doi:10.1021/ja00214a001. PMID 27557051.
• Jorgensen WL, Maxwell DS, Tirado-Rives J (1996). "Development and Testing of the OPLS All-Atom Force Field on Conformational Energetics and Properties of Organic Liquids". J. Am. Chem. Soc. 118 (45): 11225–11236. CiteSeerX 10.1.1.334.2959. doi:10.1021/ja9621760.