自由能专题二：Computational and Analytical Guide

摘要：

基于分子动力学模拟的自由能计算揭示了其在药物发现、物理性质预测以及结构功能研究等方面具有广阔的应用潜力。然而，此类计算过程仍存在较大挑战，分析流程复杂且缺乏统一的标准与广泛推广的实践方法。通常情况下，各个研究团队在处理这些计算结果时，都需要自行制定相应的分析策略，并开发专属的分析工具。本文旨在总结并推荐一套用于从分子模拟中获取可靠自由能数据的最佳分析方法。同时，我们还开发了一款名为alchemical-analysis.py的Python工具，并在GitHub平台上免费提供，该工具隶属于pymbar软件包（详见http://github.com/choderalab/pymbar）的一部分（alchemical-analysis.py现已独立，在githup上：），它实现了这里所回顾的几个参考模拟包的分析实践，它可以适应处理其他包的数据。这篇综述和工具都涵盖了一般的化学计算分析，包括通过热力学积分和基于自由能扰动的估计器的自由能估计。我们的Python工具还可以处理多种类型的自由能计算的输出，包括扩展的集合和Hamiltonian复本交换，以及标准的fixed集合计算。我们还调查了一系列评估数据质量和自由能估计的统计和图形方法，并在我们的工具中提供了这些方法的原型。我们希望这个工具和讨论能成为自由能计算分析最佳实践的更多标准化和协议的基础。）。