動力學模擬gromacs絕對詳細概要

1、動力學模擬gromacs絕對詳細概要一、選題背景：材料：凝集素樣氧化型低密度脂蛋白受體1(LOX-1) sLOX-1是LOX-1的可溶形式，其程度與LOX-1的表達程度相關，在急性冠脈綜合癥等心血管疾病、高血壓、高脂血癥的早期診斷中具有重要價值。 兩條鏈的序列:gi|61680779|pdb|1YPU|A Chain A, Human Oxidized Low Density Lipoprotein Receptor Lox-1 C2 Space GroupRVANCSAPCPQDWIWHGENCYLFSSGSFNWEKSQEKCLSLDAKLLKINSTADLDFIQQAISYSSFPFWM

2、GLSRRNPSYPWLWEDGSPLMPHLFRVRGAVSQTYPSGTCAYIQRGAVYAENCILAAFSICQKKANL gi|61680780|pdb|1YPU|B Chain B, Human Oxidized Low Density Lipoprotein Receptor Lox-1 C2 Space GroupRVANCSAPCPQDWIWHGENCYLFSSGSFNWEKSQEKCLSLDAKLLKINSTADLDFIQQAISYSSFPFWMGLSRRNPSYPWLWEDGSPLMPHLFRVRGAVSQTYPSGTCAYIQRGAVYAENCILAAFSICQKKA

3、NL 構造特征LOX-1蛋白是分子量為50kDa的型穿膜糖蛋，由273個氨基酸組成，屬于清道夫受體家族 。LOX-l蛋白由包含34個殘基的N末胞質區(qū)域、單個穿膜區(qū)域、由82個殘基組成的頸部緊接著的由130個殘基組成的C型凝集素樣配體合區(qū)域的C末端胞外局部組成。 二，利用GROMACS進展深化的構造優(yōu)化和短時間動力學模擬 分子模擬是在分子模型的根底上用計算機做實驗，“計算機實驗。通過模擬微觀粒子的運動來計算宏觀性質。實驗準備階段：1，Pdb2gmx，選擇 Gromacs43a2 力場，生成 .gro 和 .top文件pdb2gmx -ignh -f 1YPU.pdb -o 1YPU_1.gro

4、-p 1YPU_1.top -water spce-f ： 指定你的坐標文件，可以是pdb、gro、tpr等等包含有分子坐標的文件;-o ： 輸出文件，也就是處理過的分子坐標文件，同樣可以是pdb、gro、g96等文件類型;-p ：輸出拓撲文件。pdb2gmx讀入力場文件，根據(jù)坐標文件建立分子系統(tǒng)的拓撲;-water :指定使用的水模型，使用pdb2gmx的時候最好加這個參數(shù)，不然后面會吃苦頭。它會提早在拓撲文件中添加水分子模型文件;-ff :指定力場文件,也可以不用這個參數(shù)，再自行選擇;-ignh : 舍棄分子文件中的H原子，因為H原子命名規(guī)那么多，有的力場不認;2，Editconf， 為蛋

5、白質加上厚度的水層-f ： 指定你的坐標文件。-o ： 輸出文件，即放進盒子里面的分子系統(tǒng)。-bt ： 盒子類型，有正方型，長方形，八面型等等，看個人需要跟癖好啦。-d ： 分子離盒子外表的最短間隔 。這個跟-bt一起使用，根本就足夠了;假設蛋白在模擬過程尺寸變化很大，那就用-box。-cp ：帶盒子參數(shù)的分子坐標文件，也就是editconf的輸出文件；-cs ：添加的水分子模型，如spc216、spce、tip3p、tip4p等，關于各個模型的區(qū)別，請參考scholar google；-o ：輸出坐標文件，就是添加水分子之后的分子坐標文件，默認是.gro文件，但是也可以輸出其他文件格式，如p

6、db；-p ：系統(tǒng)拓撲文件，genbox會往里面寫入添加水分子的個數(shù)4,Make_ndx，生成一個僅包含蛋白質分子的索引文件5,Genpr, 在protein.ndx根底上生成一個僅包含Ca原子的索引文件 實驗核心階段： 每一步都是先用grompp命令，生成運行初始文件.tpr；然后用mdrun命令運行md程序。6,對蛋白質進展分步能量最小化。A,先固定Ca原子，采用steep算法，進展1000步的能量最小化；修改.mdp文件。genion -s 1YPU_grompp.tpr -o protein_ion.gro -g ion.log -nname CL- -nn 3為體系添加離子，選擇(S

7、OL)。重新編輯.top文件。在“molecules一欄，添加“CL 3，然后在SOL數(shù)量中減3。重新保存；-s: 指定系統(tǒng)tpr文件。-p: 指定系統(tǒng)拓撲文件，在往系統(tǒng)中添加金屬離子時，genion會往拓撲文件最后的分子類型中寫入添加的離子數(shù)，并修改拓撲文件中系統(tǒng)原子數(shù)。-o: 指定輸出文件，genion的輸出是pdb文件或者gro等構造文件。也就是說你產(chǎn)生這個文件之后，還要再用這個文件產(chǎn)生tpr文件。-np/-nn: 帶正/負電金屬粒子的數(shù)目。-pn/-nn 指定正負金屬離子的名字，比方 NA+ 或者 CL- B，放開所有原子，采用l-bfgs算法，進展3000步的能量最小化。觀察能量最小

8、化輸出文件mdout.mdp最后局部能量的情況，假設能量很高，那么繼續(xù)A/B步驟，直至能量降低。修改.mdp文件。grompp -f em2.mdp -c 1YPU_grompp_2_md.gro mdrun -v -s 1YPU_grompp_B.tpr -o 1YPU_grompp_B_md.trr -c 1YPU_grompp_B_md.gro 7,對體系進展加熱，從0度加熱到300，設置運行時間為30ps。修改pr.mdp文件。grompp -f pr.mdp -c 1YPU_grompp_B_md.gro -p 1YPU.top mdrun -v -s 1YPU_grompp_hot

9、.tpr -o 1YPU_grompp_hot.trr -c 1YPU_grompp_hot.gro 8, 運行100ps的分子動力學模擬。選用md選項，dt=0.002 ps，nsteps=50000.修改md.mdp文件。grompp -f md.mdp -c 1YPU_grompp_hot.gro -p 1YPU.top mdrun v -o 1YPU_grompp_hot_8md.trr -c 1YPU_grompp_hot_8md.gro 結果分析： 對模擬得到的軌跡文件.trr 或者.xtc文件進展分析。9 , 用g_rms結果構象和目的構象的的偏向統(tǒng)計RMSD計算前首先要把模擬結

10、果構型進展平動和轉動，使之與目的構型一般為初始構造進展盡量的重合或局部重合，然后計算每個原子與目的構型的坐標的差值！計算每個原子與目的構型的坐標的差值(r_i,c -r_i,r)，c,r代表存儲構型和目的構型，i代表構型上的某個原子。RMSD就是這些差值的平方的平均，再開方！RMSD是計算在某一時刻的構象與目的構象所有原子偏向的加和，對原子數(shù)的平均！每一幀有一個RMSD!因此是衡量體系是否穩(wěn)定的重要根據(jù) 。在0到20ps比較穩(wěn)定，這個模擬需要延長到完全平衡。圖二，root-mean-square deviation，均方根偏向，10，用g_rmsf，計算Ca原子的RMSF變化幅度并畫圖 圖三，

11、均方根漲落Root-Mean-Square-Fluctuation圖得到每一個原子的構造位置漲落也就是震動的構象變化。體系有2條鏈，總體來說中間局部還是比較穩(wěn)定的。11，用g_energy計算體系的總能量變化并畫圖圖四，100ps內的總能量變化圖總能量在-1.383e+06上下波動，總體看是比較穩(wěn)定的。 12，用VMD畫出最終構象的三維構造圖，并與起始構象進展比較。圖五，紅色為最終構象的三維構造圖，藍色為起始構象的三維構造圖通過圖中可以看出除了尾部一點變化外其他地方?jīng)]有明顯變化。三、討論與分析：本實驗選取凝集素樣氧化型低密度脂蛋白受體1(LOX-1)蛋白利GROMACS進展深化的構造優(yōu)化和短時間動力學模擬。通過對體系加水，能量最小化，升溫，最后進展分子動力學模擬。對得到的結果進展分析。本實驗分析從RMSD,RMSF,TOTAL ENERGY三個方面進展計算作圖觀察。通過計算RMSD來當作評估蛋白質構造