Calculation of the Φ-Ψ maps for alanyl and glycyl dipeptides with different additive and non-additive molecular mechanical models

Department of Pharmaceutical Chemistry, University of California, San Francisco, CA 94143, USA.

Abstract

Conformational energies are calculated for the glycyl and alanyl dipeptides using four different molecular mechanical models: (1) the Cornell et al. additive force field with Φ and Ψ dihedral parameters V_n/2 set to 0; (2) the standard Cornell et al. additive force field; (3) an alternative version of (2) with Φ and Ψ parameters optimized to fit high level ab initio energies calculated for all-α_r and all-β alanine tetrapeptides; and 4) a non-additive variation of (1) which includes atom-centered charge polarization. Molecular mechanical energies are calculated with each model for low energy conformations of glycyl and alanyl dipeptides and compared with high level ab initio calculations. In addition, Φ-Ψ maps are calculated and plotted for all four models and compared.

Résumé

Les énergies conformationelles des dipeptides glycine et alanine sont calculées en mécanique moléculaire en utilisant quatre champs de force différents : 1) le modèle additif de Cornell et alii, les paramètres correspondant aux dièdres Φ et Ψ étant fixés à 0 ; 2) le modèle additif de Cornell et alii non modifié; 3) une version modifiée de 2) dans laquelle les paramètres des dièdres Φ et Ψ ont été optimisés pour correspondre aux énergies du tétrapeptide alanine en conformation hélicoidale (α_R) ou en conformation β, ces énergies étant calculées par une méthode ab initio et 4) une variation non additive de 1) incluant un terme de polarisation centré sur les atomes. Les résultats pour chacun des quatre champs de force et pour chacune des conformations de basse énergie des dipeptides glycine et alanine sont comparés à ceux obtenus par la méthode ab initio. De plus les cartes d'énergie en fonction des angles Φ et Ψ sont calculées pour chacun des quatre modèles et sont comparées entre-elles.