QCTFF: о создании нового силового поля для белков

В этой работе рассматривается стратегия, лежащая в основе QCTFF — современного названия нового атомистического силового поля для белков. Атомы конструируются с использованием квантово-химической топологии (Quantum Chemical Topology, QCT). Эти топологические атомы определяют способ разбиения энергии системы. Приводится краткий обзор результатов, полученных к настоящему времени, а также представлены некоторые неопубликованные результаты. Сочетание такого разбиения в рамках QCT с универсальным квантовым выражением энергии приводит к четырём типам фундаментальных энергетических вкладов. Первый из них является внутриатомным, а остальные три — межатомными: (i) собственная энергия атома, (ii) кулоновская энергия, (iii) обменная энергия и (iv) корреляционная энергия. Все структурные и динамические эффекты возникают в результате взаимодействия этих вкладов. Метод машинного обучения — кригинг — хорошо описывает их изменение в ответ на изменение ядерной конфигурации. Кроме того, кулоновская энергия представляется сходящимся мультипольным разложением в ряд, когда ядра находятся на достаточно большом расстоянии друг от друга.