动力学模拟gromacs绝对详细概要

1、动力学模拟gromacs绝对详细概要一、选题背景：材料：凝集素样氧化型低密度脂蛋白受体1(LOX-1) sLOX-1是LOX-1的可溶形式，其程度与LOX-1的表达程度相关，在急性冠脉综合症等心血管疾病、高血压、高脂血症的早期诊断中具有重要价值。 两条链的序列: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 构造特征LOX-1蛋白是分子量为50kDa的型穿膜糖蛋，由273个氨基酸组成，属于清道夫受体家族 。LOX-l蛋白由包含34个残基的N末胞质区域、单个穿膜区域、由82个残基组成的颈部紧接着的由130个残基组成的C型凝集素样配体合区域的C末端胞外局部组成。 二，利用GROMACS进展深化的构造优化和短时间动力学模拟 分子模拟是在分子模型的根底上用计算机做实验，“计算机实验。通过模拟微观粒子的运动来计算宏观性质。实验准备阶段：1，Pdb2gmx，选择 Gromacs43a2 力场，生成 .gro 和 .top文件pdb2gmx -ignh -f 1YPU.pdb -o 1YPU_1.gro

4、-p 1YPU_1.top -water spce-f ： 指定你的坐标文件，可以是pdb、gro、tpr等等包含有分子坐标的文件;-o ： 输出文件，也就是处理过的分子坐标文件，同样可以是pdb、gro、g96等文件类型;-p ：输出拓扑文件。pdb2gmx读入力场文件，根据坐标文件建立分子系统的拓扑;-water :指定使用的水模型，使用pdb2gmx的时候最好加这个参数，不然后面会吃苦头。它会提早在拓扑文件中添加水分子模型文件;-ff :指定力场文件,也可以不用这个参数，再自行选择;-ignh : 舍弃分子文件中的H原子，因为H原子命名规那么多，有的力场不认;2，Editconf， 为蛋

5、白质加上厚度的水层-f ： 指定你的坐标文件。-o ： 输出文件，即放进盒子里面的分子系统。-bt ： 盒子类型，有正方型，长方形，八面型等等，看个人需要跟癖好啦。-d ： 分子离盒子外表的最短间隔 。这个跟-bt一起使用，根本就足够了;假设蛋白在模拟过程尺寸变化很大，那就用-box。-cp ：带盒子参数的分子坐标文件，也就是editconf的输出文件；-cs ：添加的水分子模型，如spc216、spce、tip3p、tip4p等，关于各个模型的区别，请参考scholar google；-o ：输出坐标文件，就是添加水分子之后的分子坐标文件，默认是.gro文件，但是也可以输出其他文件格式，如p

6、db；-p ：系统拓扑文件，genbox会往里面写入添加水分子的个数4,Make_ndx，生成一个仅包含蛋白质分子的索引文件5,Genpr, 在protein.ndx根底上生成一个仅包含Ca原子的索引文件 实验核心阶段： 每一步都是先用grompp命令，生成运行初始文件.tpr；然后用mdrun命令运行md程序。6,对蛋白质进展分步能量最小化。A,先固定Ca原子，采用steep算法，进展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为体系添加离子，选择(S

7、OL)。重新编辑.top文件。在“molecules一栏，添加“CL 3，然后在SOL数量中减3。重新保存；-s: 指定系统tpr文件。-p: 指定系统拓扑文件，在往系统中添加金属离子时，genion会往拓扑文件最后的分子类型中写入添加的离子数，并修改拓扑文件中系统原子数。-o: 指定输出文件，genion的输出是pdb文件或者gro等构造文件。也就是说你产生这个文件之后，还要再用这个文件产生tpr文件。-np/-nn: 带正/负电金属粒子的数目。-pn/-nn 指定正负金属离子的名字，比方 NA+ 或者 CL- B，放开所有原子，采用l-bfgs算法，进展3000步的能量最小化。观察能量最小

8、化输出文件mdout.mdp最后局部能量的情况，假设能量很高，那么继续A/B步骤，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,对体系进展加热，从0度加热到300，设置运行时间为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, 运行100ps的分子动力学模拟。选用md选项，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 结果分析： 对模拟得到的轨迹文件.trr 或者.xtc文件进展分析。9 , 用g_rms结果构象和目的构象的的偏向统计RMSD计算前首先要把模拟结

10、果构型进展平动和转动，使之与目的构型一般为初始构造进展尽量的重合或局部重合，然后计算每个原子与目的构型的坐标的差值！计算每个原子与目的构型的坐标的差值(r_i,c -r_i,r)，c,r代表存储构型和目的构型，i代表构型上的某个原子。RMSD就是这些差值的平方的平均，再开方！RMSD是计算在某一时刻的构象与目的构象所有原子偏向的加和，对原子数的平均！每一帧有一个RMSD!因此是衡量体系是否稳定的重要根据 。在0到20ps比较稳定，这个模拟需要延长到完全平衡。图二，root-mean-square deviation，均方根偏向，10，用g_rmsf，计算Ca原子的RMSF变化幅度并画图 图三，

11、均方根涨落Root-Mean-Square-Fluctuation图得到每一个原子的构造位置涨落也就是震动的构象变化。体系有2条链，总体来说中间局部还是比较稳定的。11，用g_energy计算体系的总能量变化并画图图四，100ps内的总能量变化图总能量在-1.383e+06上下波动，总体看是比较稳定的。 12，用VMD画出最终构象的三维构造图，并与起始构象进展比较。图五，红色为最终构象的三维构造图，蓝色为起始构象的三维构造图通过图中可以看出除了尾部一点变化外其他地方没有明显变化。三、讨论与分析：本实验选取凝集素样氧化型低密度脂蛋白受体1(LOX-1)蛋白利GROMACS进展深化的构造优化和短时间动力学模拟。通过对体系加水，能量最小化，升温，最后进展分子动力学模拟。对得到的结果进展分析。本实验分析从RMSD,RMSF,TOTAL ENERGY三个方面进展计算作图观察。通过计算RMSD来当作评估蛋白质构造