Benchmarking Force Field and the ANI Neural Network Potentials for the Torsional Potential Energy Surface of Biaryl Drug Fragments
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Many drug molecules contain biaryl fragments, resulting in a torsional barrier corresponding to rotation around the bond linking the aryls. The potential energy surfaces of these torsions vary significantly because of steric and electronic effects, ultimately affecting the relative stability of the molecular conformations in the protein-bound and solution states. Simulations of protein–ligand binding require accurate computational models to represent the intramolecular interactions to provide accurate predictions of the structure and dynamics of binding. In this article, we compare four force fields [generalized AMBER force field (GAFF), open force field (OpenFF), CHARMM general force field (CGenFF), optimized potentials for liquid simulations (OPLS)] and two neural network potentials (ANI-2x and ANI-1ccx) for their ability to predict the torsional potential energy surfaces of 88 biaryls extracted from drug fragments. The root mean square deviation (rmsd) over the full potential energy surface and the mean absolute deviation of the torsion rotational barrier height (MADB) relative to high-level ab initio reference data (CCSD(T1)*) were used as the measure of accuracy. Uncertainties in these metrics due to the composition of the data set were estimated using bootstrap analysis. In comparison to high-level ab initio data, ANI-1ccx was most accurate for predicting the barrier height (rmsd: 0.5 ± 0.0 kcal/mol, MADB: 0.8 ± 0.1 kcal/mol), followed closely by ANI-2x (rmsd: 0.5 ± 0.0 kcal/mol, MADB: 1.0 ± 0.2 kcal/mol), then CGenFF (rmsd: 0.8 ± 0.1 kcal/mol, MADB: 1.3 ± 0.1 kcal/mol) and OpenFF (rmsd: 0.7 ± 0.1 kcal/mol, MADB: 1.3 ± 0.1 kcal/mol), then GAFF (rmsd: 1.2 ± 0.2 kcal/mol, MADB: 2.6 ± 0.5 kcal/mol), and finally OPLS (rmsd: 3.6 ± 0.3 kcal/mol, MADB: 3.6 ± 0.3 kcal/mol). Significantly, the neural network potentials (NNPs) are systematically more accurate and more reliable than any of the force fields. As a practical example, the NNP/molecular mechanics method was used to simulate the isomerization of ozanimod, a drug used for multiple sclerosis. Multinanosecond molecular dynamics (MD) simulations in an explicit aqueous solvent were performed, as well as umbrella sampling and adaptive biasing force-enhanced sampling techniques. The rate constant for this isomerization calculated using transition state theory was 4.30 × 10–1 ns–1, which is consistent with direct MD simulations.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».