Détermination par dynamique moléculaire d'énergies libres d'hydration en fonction du modèle de charges

Elise Dumont
Laboratoire de Chimie Théorique, Paris VI et University of San Francisco, California, USA
Jeudi, 7 septembre 2006, 11 heures,
salle 1, Bâtiment St.Raphael, 3 rue Galilée, 94200 Ivry-sur-Seine
L'extraction des charges atomiques pour de petites molécules dans les champs de force moléculaire est d'une importance capitale pour le calcul des énergies libres d'association ligand-protéine, puisque de petites variations de ces charges ponctuelles peuvent avoir un effet fort sur les affinités calculées. Etant donné une molécule et son potentiel électrostatique, le chimiste théoricien dispose de nombreuses méthodes pour extraire des charges partielles dont le choix de la méthode elle-même (Chelp, MK, RESP...) et le niveau de calcul associé.
Nous avons déterminé de manière systématique les énergies libres d'hydratation de 44 molécules non chargées, et ce en utilisant plusieurs jeux de charges atomiques (deux semi-empiriques et huit ab initio), et deux modèles explicites de l'eau (TIP3P and TIP4P-Ew). Nous trouvons que les meilleures charges ab initio donnent une erreur RMS d'environ 1 kcal/mol, et que l'accord avec les valeurs expérimentales ne s'améliore pas régulièrement lorsqu'on augmente le niveau de calcul ab initio.
Les charges semi-empiriques AM1-BCC donnent d'ailleurs des résultats sensiblement comparables aux meilleures charges ab initio, tandis que l'emploi d'un solvant implicite conduit à des résultats proches de ceux obtenus avec un modèle explicite. Cette étude met notamment en évidence certaines lacunes des charges semi-empiriques, ouvrant des perspectives d'améliorations.