【摘要】 分子动力学（MD）模拟，最早发展于70年代末，已经从模拟数百个原子发展到具有生物学相关性的系统，包括具有明确溶剂表示的溶液中的整个蛋白质、膜嵌入蛋白质或大分子复合物，如核小体或核糖体。

分子动力学（MD）模拟，最早发展于70年代末，已经从模拟数百个原子发展到具有生物学相关性的系统，包括具有明确溶剂表示的溶液中的整个蛋白质、膜嵌入蛋白质或大分子复合物，如核小体或核糖体。Bhabha等人[1]对具有约50000–100000个原子的系统的模拟仍是常规的，当有适当的计算机设施时，对约500000个原子的模拟是常见的。这种显著的改进在很大程度上是使用高性能计算（HPC）和基本MD算法的简单性的结果。系统的初始模型是从实验结构或比较建模数据中获得的。Orozco等人[2]模拟系统可以以不同的细节级别来表示，原子表示法是一种能使实际系统得到最佳再现的方法。然而，当需要大型系统或长时间模拟时，粗粒度表示变得非常流行。溶剂表示是系统定义中的一个关键问题。但同样，最有效的是最简单的方法，即溶剂分子的显式表示，尽管这是以增加模拟系统的大小为代价的。显式溶剂能够恢复真实溶剂的大部分溶剂化效应，包括来自熵起源的溶剂化效应。一旦系统建立起来，作用在每个原子上的力就可以通过推导方程来获得，即力场，其中势能是从分子结构中推导出来的。力场是复杂的方程，但很容易计算。分子特征的力场表示的简单性：键长和角度的弹簧，键旋转和Lennard-Jones势的周期函数，以及范德华和静电相互作用的库仑定律，分别确保了即使对于大系统，能量和力的计算也非常快。目前用于原子分子模拟的力场在参数化方面有所不同。参数不一定是可互换的，也不是所有的力场都可以代表所有的分子类型，但使用现代力场进行的模拟通常是等效的。Gerstein等人[3]提出一旦获得了作用在单个原子上的力，就可以使用经典的牛顿运动定律来计算加速度和速度，并更新原子位置。由于运动的积分是用数字进行的，为了避免不稳定，应该使用比分子中最快运动更短的时间步长。

[1] Bhabha G, Biel J T, Fraser J S. Keep on moving: discovering and perturbing the conformational dynamics of enzymes[J]. Accounts of chemical research, 2015, 48(2): 423-430.

[2] Orozco M, Orellana L, Hospital A, et al. Coarse-grained representation of protein flexibility. Foundations, successes, and shortcomings[J]. Advances in Protein Chemistry and Structural Biology, 2011, 85: 183-215.

[3] Gerstein M, Krebs W. A database of macromolecular motions[J]. Nucleic acids research, 1998, 26(18): 4280-4290.

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