Convergência de propriedades estruturais em simulações atomísticas de membranas lipopolissacarídicas com o campo de força GROMOS: diferentes modelos de água, tratamentos eletrostáticos de longa distância, raio de corte simples e esquema de carga baseado em átomos

Abstract

Recentes implementações na versão do GROMACS 2016 levaram à suspensão de algoritmos previamente utilizados no desenvolvimento do campo de forca GROMOS. Para garantir a precisão da abordagem metodológica atual adotada pelo GROMACS v.2016 com parâmetros atômicos previamente desenvolvidos como uma extensão do campo de força GROMOS para glicolipídeos, foram realizadas simulações de dinâmica molecular de membranas externas bacterianas formadas por lipopolissacarídeos e fosfolipídeos. As simulações foram realizadas em duas réplicas por períodos de 200 ns, com diferentes modelos de água e correções para o tratamento de interações eletrostáticas de longa distância com o uso de raio de corte simples de van der Waals para truncamento de interações baseado em grupos de carga atômicos. Mais especificamente foram comparados os modelos de água de carga pontual (SPC) e de carga pontual estendido (SPC/E) assim como as aproximações de campo de força reacional (RF) e malha de partículas de Ewald (PME) para o tratamento de interações eletrostáticas de longa distância. Análises dos sistemas simulados mostram que, sob todas as condições simuladas, as propriedades estruturais da membrana externa bacteriana reproduzem satisfatoriamente medidas experimentais dentro das incertezas associadas à mediçao. No entanto, foi observado um pequeno aumento da fluidez da membrana externa quando o modelo de água SPC/E é usado, e quando este modelo é combinado com as correções de RF, há uma redução da orientação de moléculas de água na superfície da membrana. Foi possível concluir que os parametros atômicos derivados do campo de força GROMOS para lipopolissacarideos é compatível com o uso de um raio de corte simples para interações de van der Waals, esquema de cargas atômicas para as duas correções de interações de longo alcance RF e PME, e os dois modelos agua SPC e SPC/E com a versao GROMACS 2016. Adicionalmente, caracterizamos os tempos de convergência para inúmeras propriedades estruturais extraídas destas simulações.