使用AMBER跑分子动力学模拟
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第一步：分子对接
选择合适的分子对接软件后，请准备好相应的蛋白-小分子复合物模型，并根据需求选择使用MOE、薛定谔平台或是Autodock平台进行配对操作。其中Autodock平台完全免费。
2. 选择蛋白和小分子，PDB，Pubchem下载。
自行搭建对接流程，请选择所需蛋白-小分子构象，并将蛋白与小分子进行分离处理。随后，请将蛋白分别以pdb文件格式存储，并将小分子以mol2文件格式存储。
第二步：对蛋白封端
封端操作采用将蛋白质两端附加特定保护基团的方式实现。详细介绍了利用软件工具 tleap 对蛋白质分子模型进行封端处理的具体步骤。
1. 启动 tleap
首先，启动 tleap ：
tleap2. 加载力场和必要的库文件
导入 Amber 力场并引入其他必要的参数文件（例如 TIP3P 水模型的力场文件，请根据具体情况具体分析）：
source leaprc.protein.ff14SB # 或者根据你的蛋白质选择适合的力场
source leaprc.water.tip3p # 如果你还需要考虑水分子3. 加载 PDB 文件
加载你的蛋白质的 PDB 文件：
protein = loadpdb "your_protein.pdb"4. 为 N-端添加 ACE（乙酰基）
你可以通过以下方式为 N 端添加 ACE 基团：
addions protein ACE5. 为 C-端添加 NME（甲基氨基乙酰基）
为 C 端添加 NME 基团：
addions protein NME6. 保存修改后的结构
保存修改后的结构文件（比如 pdb 格式）：
savepdb protein "protein_with_termini.pdb"7. 退出 tleap
退出 tleap ：
quit第三步：对模拟体系预处理
1. 蛋白预处理
去除非蛋白质原子后，在AmberTools软件中运行pdb4amber脚本即可实现蛋白质的加氢操作。这一过程主要依赖杜克大学Richardson实验室开发的Reduce程序来执行。
pdb4amber -i test.pdb -o rec.pdbpdb -y --reduce
-i：输入蛋白质的pdb格式文件
-y：该参数是指去除所有氢原
--reduce ： 运行Reduce来加氢
之所以用了-y和–reduce选项，是因为pdb4amber会检查每个组氨酸（HIE、HIP、HID）的类型，如果用其他软件加氢则不一定是amber所支持的原子类型，所以还是用pdb4amber一劳永逸吧。基于Antechamber开发的Acpype程序可为小分子生成拓扑参数文件。Acpype支持生成CNS/XPLOR、GROMACS、CHARMM和Amber等MD软件的拓扑参数文件。
acpype -i test.mol2 -a gaff2 -c gas -n 0
-i：输入文件，建议为mol2格式，其他格式将通过openbabel转换
-a：小分子力场参数
-c：电荷类型
-n：电荷数2.2 小分子-蛋白复合物体系
通过Leap/Tleap程序构建小分子与蛋白质结合体的Amber参数体系，并产出相应的prmtop和inpcrd文件类型
tleap -f tleap.leaprc前提提示：需要构建好tleap.leaprc文件，文件内容如下
source leaprc.protein.ff14SB #蛋白ff14SB力场
source leaprc.water.tip3p #水的tip3p力场
source leaprc.gaff2 #小分子的gaff2力场
set default pbradii bondi #原子半径
loadamberparams frcmod.ionsjc_tip3p #溶剂的力场参数文件
loadamberparams test.acpype/test_AC.frcmod #修改后的小分子力场参数文件
rec = loadpdb rec.pdb #加载蛋白文件
lig = loadmol2 test.acpype/test_gas_gaff2.mol2 #加载小分子文件
complex = combine{rec,lig} #行程复合体
addions complex Na+ 0 #电荷平衡
addions complex Cl- 0 #电荷平衡
solvateoct complex TIP3PBOX 10 #形成一个TIP3P水模型的盒子，半径是10埃米
saveamberparm complex complex_ions.prmtop complex_ions.inpcrd #保存amber格式的拓扑和坐标文件
quit3. Amber MD
首先需要各个阶段的参数文件，min1.in，min2.in，heat.in，press.in，eq.in，md.in，
#min.in
&cntrl
imin=1,
maxcyc=10000,
ncyc=5000,
ntb=1,
ntr=1,
restraintmask='@CA,N,C',
restraint_wt=10,
cut=8.0
/
END #min2.in
&cntrl
imin=1,
maxcyc=10000,
ncyc=5000,
ntb=1,
ntr=1,
restraintmask='@CA,N,C',
restraint_wt=10,
cut=8.0
/
END #heat.in
explicit solvent initial heating: 50ps
&cntrl
imin=0,
irest=0,
nstlim=25000, dt=0.002,
ntc=2, ntf=2, ntx=1,
cut=8.0, ntb=1,
ntpr=500, ntwx=500,
ntt=3, gamma_ln=2.0,
tempi=0.0, temp0=300.0, ig=-1,
ntr=1,
restraintmask=':1-1104',
restraint_wt=2.0,
iwrap=1
nmropt=1
/
&wt TYPE='TEMP0', ISTEP1=0, ISTEP2=25000,
VALUE1=0.0, VALUE2=300.0, /
&wt TYPE = 'END' /
END #press.in
explicit solvent initial heating: 50ps
&cntrl
imin=0,
irest=0,
nstlim=25000, dt=0.002,
ntc=2, ntf=2, ntx=1,
cut=8.0, ntb=1,
ntpr=500, ntwx=500,
ntt=3, gamma_ln=2.0,
tempi=0.0, temp0=300.0, ig=-1,
ntr=1,
restraintmask=':1-1104',
restraint_wt=2.0,
iwrap=1
nmropt=1
/
&wt TYPE='TEMP0', ISTEP1=0, ISTEP2=25000,
VALUE1=0.0, VALUE2=300.0, /
&wt TYPE = 'END' /
END #eq.in
&cntrl
imin=0, irest=1, ntx=5,
nstlim=5000000, dt=0.002,
ntc=2, ntf=2,
cut=10.0, ntb=2, ntp=1, taup=2.0,
ntpr=500, ntwx=500, ntwr=5000,
ntt=3, gamma_ln=2.0,
temp0=300.0,
/
END #md.in
&cntrl
imin=0, irest=1, ntx=5,
nstlim=5000000, dt=0.002,
ntc=2, ntf=2,
cut=10.0, ntb=2, ntp=1, taup=2.0,
ntpr=500, ntwx=500, ntwr=5000,
ntt=3, gamma_ln=2.0,
temp0=300.0,
/
END主要的模拟步骤如下脚本所示：
export CUDA_VISIBLE_DEVICES="0"
#1. Minimize the system with restraints just on the backbone of the molecule
pmemd.cuda -O -i min1.in -o complex_ions_min1.out -p complex_ions.prmtop -c complex_ions.inpcrd -r complex_ions_min1.rst -ref complex_ions.inpcrd
#2. Relax the system with no restraints
pmemd.cuda -O -i min2.in -o complex_ions_min2.out -p complex_ions.prmtop -c complex_ions_min1.rst -r complex_ions_min2.rst
#3. Heat up the system from 100 K under constant volume
pmemd.cuda -O -i heat.in -o complex_ions_heat.out -p complex_ions.prmtop -c complex_ions_min2.rst -r complex_ions_heat.rst -x complex_ions_heat.nc -ref complex_ions_min2.rst
#4. Relax the system at a constant pressure
pmemd.cuda -O -i press.in -o complex_ions_press.out -p complex_ions.prmtop -c complex_ions_heat.rst -r complex_ions_press.rst -x complex_ions_press.nc -ref complex_ions_min2.rst
#5. eq, 10ns
pmemd.cuda -O -i eq.in -o complex_ions_eq.out -p complex_ions.prmtop -c complex_ions_press.rst -r complex_ions_eq.rst -x complex_ions_eq.nc
#6. md, 100ns
pmemd.cuda -O -i md.in -o complex_ions_md.out -p complex_ions.prmtop -c complex_ions_eq.rst -r complex_ions_md.rst -x complex_ions_md.nc全部评论 (0)
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