【摘要】 考虑到许多膜通道的可用原子结构，从分子动力学(MD)模拟中计算它们的渗透率或电导是可取的。

细胞膜形成屏障，将细胞内部与外部隔开，阻止大多数亲水分子通过。与此同时，一些膜蛋白被设计用来运输物质穿过这个屏障。通道是这些运输蛋白的主要类别，在膜上形成孔，允许特定分子通过膜通道无处不在，在所有生命系统中发挥着不可或缺的生理作用，从营养物质的摄取到神经信号的转导。

 

膜通道的主要传输特性是其渗透性，它决定了在浓度差下溶质通过通道的净通量。对于离子通道，其主要特性是电导，电导决定了施加跨膜电压下的离子电流。如果单个离子的通道是完全独立的，并且彼此不耦合，则可以通过离子通道在平衡态的磁导率来预测其在低电压下的电导。

 

考虑到许多膜通道的可用原子结构，从分子动力学(MD)模拟中计算它们的渗透率或电导是可取的。此外，在模拟中揭示溶质如何穿过通道的完整原子细节是非常有趣的。对于具有快速传输动力学的膜通道(如具有大孔隙的膜通道)，渗透率(电导)和交叉事件都可以直接从平衡态或电化学电位下的直接MD模拟中获得5-7。

 

然而，对于渗透性小或溶质浓度低的通道，捕获自发渗透事件所需的模拟时间可能非常长。渗透性和电导率是膜通道的主要传输特性，可量化溶质穿过通道的速率。非常需要在全原子分子动力学模拟中计算这些量。但是，当溶质穿越率较低时，直接方法将需要太长的模拟时间，因此通常会基于沿通道的单个溶质的自由能采用替代策略[1]。

 

[1]Zhou, Xiaoyan; Zhu, Fangqiang. Calculating Single-Channel Permeability and Conductance from Transition Paths. J. Chem. Inf. Model. 2019, 59, 2, 777-785.

 

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