Torsional motions of methyl and ammonium groups in the L-alanine crystal : a comparison of molecular dynamics and normal mode calculations

¹ Division of Computer Research and Technology, NIH, Bethesda MD, USA ;
² Service Biophysique des Protéines et des Membranes, Département Biologie Cellulaire et Moléculaire, CEN Saclay, France ;
³ IBM France, 68, 76, quai de la Rapée, 75012 Paris, France ;
⁴ Department of Chemistry, Harvard University, Cambridge MA, USA.

Abstract

The internal dynamics of L-alanine in the crystal environment were investigated using molecular dynamics simulations and normal mode calculations. Detailed results are presented for the rotational motion of the methyl and ammonium groups. The rotational barriers and librational frequencies are found to be significantly higher in the crystal than in the isolated molecule. Librational power spectra, calculated from the molecular dynamics simulations by Fourier transformation of the velocity autocorrelation function agree well with the forms and frequencies of the normal modes if the periodic box size used is large enough to avoid unphysical correlations.

Résumé

La dynamique interne de L-alanine est simulée avec les méthodes de dynamique moléculaire et analyse harmonique. Des résultats détaillés sont présentés pour les mouvements rotationnels des groupements methyl et ammonium. Les barrières de rotation et les fréquences de libration sont élevées dans le cristal par rapport à la molécule isolée. La densité spectrale de la fonction d’autocorrélation des vitesses, calculée à partir des trajectoires de dynamique moléculaire, est en accord avec les modes normaux si la taille de la boîte périodique est assez grande pour empêcher les effets de corrélation.