分子自组装

分子动力学模拟在研究分子自组装过程中发挥着不可替代的作用，它通过数值求解牛顿运动方程，在原子尺度揭示分子自发形成有序结构的动态过程和微观机制。该方法主要采用全原子力场（如CHARMM、GAFF）或粗粒化模型（如MARTINI），精确描述分子间非共价相互作用（包括范德华力、静电作用、氢键和π-π堆积等），模拟分子从无序状态逐步形成特定有序结构的全过程。对于两亲性分子自组装体系，分子动力学可以模拟胶束、囊泡等不同形态的形成过程，通过序参数分析分子排列的有序度，并研究温度、浓度等外界条件对组装结构的影响。在蛋白质自组装研究中，该方法能揭示亚基识别和结合的特异性，预测蛋白质复合物的稳定构型。现代分子动力学技术结合增强采样方法（如副本交换、伞形采样），可有效克服自组装过程中的能量壁垒，准确模拟大尺度组装体的形成动力学。常用的模拟软件包括GROMACS、NAMD和LAMMPS等，支持多尺度建模方法研究不同时空尺度的自组装现象。