泛素的分子动力学模拟研究

1、泛素的分子动力学模拟研究生计11.32013年12月31日研究目标使用NAMD对泛素（1UBQ.pdb）进行MD模拟，使用VMD进行初步分析。二、基本要求1、使用水盒子，每个轴正负方向各延长7?;2、NPT（1atm/1.01325bar;298K）;3、周期边界条件、PME4、先固定蛋白质进行能量最小化（10002000步）和平衡（10000步），再放开所有原子，进行能量最小化（10002000步）和平衡，最后进行模拟（平衡+模拟步数至少20000步以上，50000100000步会更好）。5、使用VM防析第二轮平衡和模拟过程中的RMS凝化，评估模拟何时达到平衡。6、比较模拟后与模拟之前蛋白结

2、构的差别，给出RMSD7、给出模拟过程中的一些重要数据，如蛋白质残基数、原子数、离子数、水分子数、总原子数、水盒子大小、计算机CPU型号、使用的namd软件版本、使用的线程数（相当于CPU）及模拟速度；8、完成实验报告，包括主要的研究步骤；包括主要的软件操作步骤（使用截屏即可）以及相应的说明；“表”要有序号（表1、表2等）和表头；“图”要有序号（图1、图2等）和图例。表和图在正文中要有引用；得出自己的结论。三、材料和方法1、下载泛素文件去PDB官网首页搜索“1UBQ，下载pdb文件（见图1）。2、去除水分子加入氢原子使用swiss-PdbViewer4.1.0打开下载好的文件。（1） psdv

3、iewer默认忽略水分子，见图2;（2）加氢原子，见图3;（3）保存当前图层为1UBQ_H.pdb。3、加水盒子生成配置文件等添加水盒子、添加离子、生成NAMD配置文件均在VMD1.9.1中完成。（1）生成PSF结构文件，得至ij1UBQ_H_autopsf.pdb/psf/log,见图4图5;（2）添加水盒子（每个轴正负方向各延长7?）,得到文件solvate.pdb/psf/log,见图6；（3）加入离子，得至Uionized.pdb/psf/log,见图7;（4）生成配置文件得到namd配置文件run1.namd,见图9图10图11图12图13。tlktanBkMJJufiuikAH1r

4、ri沽FIH*EhwlddI即lillfiilHdrnwiFniMriitiMfnKtiJ-miMorOeci.2。J4*friFSTthertieMWStraaw-w-SMIQsnurtur-jivei.fi-H-：i片|PPI口寸+EEMonthFXcAtnn-ri取皿肘这巾ftJtEPnrfllCTLaifHtEIYKTHECUFTtHKyLMii!金耳”aTM1IKrl-TieHMpPrfUNX 工ELPafcitHdM!1/勺胃啊*T|i.:吃口：r：Jciwvq|wrA白Fti&tocuK4DF1UBQ_Hpdb1231Icifcl*-IDnhVfA.D-WKj;_Hpdb

5、ADiJiuiftpsr(rtfAM3dILffi;ktode111rl自fruHmVfrUitXilliunTtCcriKwAiDTns而miiW3-MiirF桩MiSKuieGflgnciOfipuyU疑BQCOREUlaSojstjuaitfiuisrT1n|LMizJ=1=PwomdcicPSFfiujwiCtiBuine-.rDCM&ef.CNralh&TD曰留泛案分广溶解在水盒中,件加入国九是系综工电中性卜及可用于第一轮的MD校搬.FbCdPtfwSt%E*Fr?6FiWTwliflInjpgancBu*MM盾”i*日UEHM+9#S&uciwve“Mend

6、iKHi*艇RffsidwIWMU谑afTool图 6 添加水盒子图 7 添加离子PwvonwY6!Iharwip9a|D1E9vnFi3|LiiwirifrofUnibi-IIE1LH111且产阳面Egl.|Kr王1J1J1Jn1J1J1Jn1717中ri型；WVinrfkrflA( (flQAMW-|ptttHsiri机|um*tewMiMlir匠m.，.FlhiEHeHitID/Wi.中Fih-rrtJO巧命AII电十MD/iiadVMf，7MwpgAlHNUHWfliW1MQITMavoiF旧皿曰hunw/iw-rGrinifiirMlJlgl|VTg|mimBlTOE比，：MFwit

7、an口图 9NAMDgui 主界面参数设置图 10 体系温度压力等设置7t-MDFil.亡口EditIrrteMainmir(VM)4%iroa3-:rcenterSeveryon*J30.7E2S5e41121129.1231006210&17-32074356071016VM。）5圣图 11 在 TkConsole 里计算体系大小及位置图 13 固定原子设置4、NAMD 第一轮模拟(1)修改配置文件，安排需要文件的位置。默认存在绝对路径，如图14。为保证好的移植性，改为相对路径，如图15。 1J4M.Kcna-i|.urB#=frwirwfrzyarEtS-a-HKigijinBi

8、p/g.gnEB4-p-aG-fiC- azFileQ：snKjirt:3.ist-ITEqXsiu-TTmcrriwitpitEBTlea1JDrtJ；JCCf4m*B0C1LAalD-2I：i2LEl!emgnilie-lAztEJ必EiieamaTile1K/mflEaaHleQtaLnaLtriL:incIH.OioruteUiked.f4Ei图 14run1.namd 默认设置*】叫:鹤CuQLXinLSfil4，4iZr他*醍为壮心/HiPJS-IfttlSl!3.E-iZ*pmatEsr日inpitjgii#.】中上上TE.1*i,jainppar-EypezharnnCE*cu

9、tvaL一tE-akckEctfxz*1L=ai3addcdilsfIourpjtfe.Xj=TFl1E白11Mmp匚I.工工31id两l(Kfftfitg,战biraryrrsrEanBJDortpTt-EnsEglE!?144rwLrtfHif0g*ncj：ilaate*necj53.12406549316406-&,442066380991244.6820016217285*52.24399948126117-5.93100623269653346.3I299924S5&464J42.51099071826172*74327006141143795g.M599885940

10、552cel!2.|046.310cel13.005025origin|9417.32。74356。791。得Ok:|CanumJ图 12 根据 TKConsole 里的数值计算 PBC（2）将修改好的配置文件重命名为runl.namd拷贝到工作根目录下，根据runl.namd中的设置，输入及参数文件拷贝到根目录下的input文件夹下，输出将在output文件夹下（见附加材料）。5、NAMD 第二轮模拟1、用第一轮产生的ionized.restart.coor作为坐标文件进行第二轮模拟，结构文件用第一轮的ionized.psf,即可，不固定任何原子，活动原子设为all,体系中的其他参数从第一轮

11、的结果中自动获取。用VMD辅助第二轮模拟的配置文件生成，得到run2.namd。_UseAbtEERQG/Jpa-amsters1IrwOlllqEFE6P叫IM：、的皿冷的即1配15n到31际1注口”1门|0咐即JMi;Mt如个网-HCMrITUn.l&S布五丽而二嬴赢而启而忘赢而最FaramMuUte0小nFlvMJhMl四bdII点膈/帕Ttfiilclntdi.J.rlWlWfth-rtokinwiNueWMM*1F-T；f?iNyRQ*firifMpf|tQ0QQ7C4ntn( (!4trnilUjitrot|irrwbi1XfiCfit)AratIfn随口图 17 第二轮模

12、拟的配置文件设置（图中有误，左边需要勾选能量最小化，右边温度 298 即可）2、修改配置文件文件run2.namd,使得输出输入文件在指定目录（见附加材料），如图18。3、第二轮分子动力学模拟（见图19）。fmpuxgetinpuuinpLit/iofLized.rearartcocrdi3.aes$input.c-oofvelocit-iesiinputivelEHgrMUIIT*RunhAMD（3）在cmd中运行模拟程序，见图16。图 16 第一轮模拟G-Miaial力3利叫*.一打山3r白整4M由回&11|小创忧汕二?Iiaput.K序。strexureinput2/ionize

13、d,pa.parair.tterflimpuEZ/par_41127jrat_Lipid_na.inpparatypeGharuimon4EUtptlEaetoutputcutput2/ioniEd.restartcutputname$outputdcdfile号sutput).dcdKstFiie5foutput).X3t图 18run2.namd 配置文件0 甘那三C?二尸户：土廿上廿narr2.?+p2rjn2-ard口如何.肝*1诵2&工版本白，躅口股也所有G2电邮IWxuwuftCur河上泡匕lu口(.%旨所有H利C：MJEFK：M22：D：.cdHD-atXhuInJ：op

14、iwtit:E；XdaEiJillntnbiflinnniBfl.tmcvnmplr!a.nnHdlftx1n0D：tdibioinfoineilt.i&sMoiriBcd.七?DrNvDtaXbioM*耻EMCI%；|0*in涧，不杲内剖或夕暗曲令i也不是可运用和并式Ht史展文件：DESMyTntAbiinlnm-nfrieac寸小一D=NMyD4taSbioInfoirTHitiMoing0najnd2.KB*2iMinS.nrtdMoZ.loivFD-NyDriiXaXblubifvimutletMFJIri!0iifKiZ.WXH*V2trvriS.IMIMI1U!J2luy图

15、 19 第二轮模拟四、结果1、附加材料NAMD文件夹是本次实验用到的所有输入、输出、配置、结果文件，路径都是相对路径，可移植。2、log2.log查看计算速度，见图20。WIEFnBCBHLEXTm;也聃ffiZIJHE-0：a2JKAIESrsOCDFiliAI-=IL=4J50 ftnr4TYIByw1CT1-d+_.L，号 2.-nc咕IM.FJriTwinB3.,niTLE；13KTOfiKSLE3：3ElkWS5FELTCTEl3DCTCBRTSIEEZIETIZ仲m.ICMPWnNTIiU.THJUJTWMwiHPismwgLDH用岫配iPUfiW畀图 20log2 中的计算速度3

16、、VMD中的NAMDplot查看系统的变化情况，见图21。4、用VMD查看.dcd记录的模拟轨迹，查看结构变化，见图22。RMSDTrajectoryToll查看rmsd变化，在600帧处达到平衡，见图23。一些其他的重要参数及软件版本号原子数：9313键数：6625残基：2770水分子：2694CPU型号：Intelcorei-32350M5、6、使用的线程数：2Namd版本：NAMD_2.7b2_Win32模拟速度：0.05/stepSpbv版本：swiss-PdbViewer4.1.0浏览器版本：Firefox26.0VMD版本：1.9.1NAMD版本：NAMD_2.7b2_Win32操

17、作系统：win7(32bit)4N4WlWFHXI41FemIl川图 23RMSDTrajectoryToll 查看 rmsd 变化五、小节对于本次实验，我费了比较大的力气，前期没有尝试去理解每一步的含义，导致不知道自己在每一步的意义在那了。书读百遍其义自见，意思差不多，熟能生巧，经过一段时间的折腾，我渐渐把脉路理清楚了。本次实验的模拟过程，我一共遇到两次报错。第一次，“Periodiccellhasbecometoosmallfororiginalpatchgrid!,谷歌一番没找至U满意的解决方案，我重新做了一遍，没有再出现这样的错误，应该是第一次设的水盒子太小，后来我发现，这次氢原子都添加失败了。第二次，这是发生在第二次模拟中，且只发生在第二次模拟中，ERROR:Atom1152velocityis3456.439104.56-7771.36(limitis10000)ERROR:Atom1158velocityis-40824.5-10835392300.4(limitis10000)ERROR:Atomsmovingtoofast;simulationhasbecomeu