膜蛋白分子动力学模拟流程
一般水溶性蛋白分析如上一期文章:分子动力学模拟gromacs在windows下的安装和使用,那么膜蛋白的分析是如何进行的呢?
一、目的蛋白拓扑文件准备
gmx pdb2gmx -ignh -f E:\1rc2\1rc2.pdb -p E:\1rc2\1rc2.top -i E:\1rc2\1rc2 -o E:\1rc2\1rc2.gro
水模型这一步我们选择推荐的SPC,因为我们的序列头尾并没有特殊残基修饰。
二、脂质分子模型及拓扑文件准备
gmx editconf -f D:\软件安装\gmx2018.8\bin\dppc128.pdb -o D:\软件安装\gmx2018.8\bin\dppc128.gro
gmx grompp -f D:\软件安装\gmx2018.8\bin\dppc128_minim.mdp -c D:\软件安装\gmx2018.8\bin\dppc128.gro -p D:\软件安装\gmx2018.8\bin\dppc128.top -o D:\软件安装\gmx2018.8\bin\dppc128_em.tpr -maxwarn 1
gmx trjconv -s D:\软件安装\gmx2018.8\bin\dppc128_em.tpr -f D:\软件安装\gmx2018.8\bin\dppc128.gro -o D:\软件安装\gmx2018.8\bin\dppc128_whole.gro -pbc mol -ur compact
这一步生成的dppc128_whole.gro文件,以后做膜蛋白可以直接引用。
三、将目的蛋白置于脂质膜中心
gmx editconf -f E:\1rc2\1rc2.gro -o E:\1rc2\1rc2_newbox.gro -box 6.41840 6.44350 6.59650 -center 2.32563 2.48354 3.29825#调整向量的z轴,使其处于质膜分子中心,然后等倍数缩放x,y的值
gmx genrestr -f E:\1rc2\1rc2_newbox.gro -o E:\1rc2\1rc2_strong_posre.itp -fc 100000 100000 100000#重原子位置限制
将1rc2_newbox.gro和dppc128_whole.gro合并命名为1rc2_system.gro。保留DPPC的盒向量。
四、使用perl进行质膜的重建
#根据蛋白分子大小进行脂质分子的扩大
perl D:\软件安装\gmx2018.8\bin\inflategro.pl E:\1rc2\1rc2_system.gro 6 DPPC 14 E:\1rc2\1rc2_system_inflated.gro 5 E:\1rc2\1rc2_area.dat
#能量最小化
gmx grompp -f D:\软件安装\gmx2018.8\bin\dppc128_minim_strong.mdp -c E:\1rc2\em_shrink\1rc2_system_inflated.gro -r E:\1rc2\em_shrink\1rc2_system_inflated.gro -p E:\1rc2\1rc2.top -o E:\1rc2\em_shrink\1rc2_em1.tpr -maxwarn 1
gmx mdrun -v -deffnm E:\1rc2\em_shrink\1rc2_em1
#这一步需要循环迭代,我有写好的python代码,可直接运行,有需要的可加我微信索要。
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perl D:\软件安装\gmx2018.8\bin\inflategro.pl E:\1rc2\em_shrink\1rc2_em1.gro 0.95 DPPC 0 E:\1rc2\em_shrink\1rc2_system_shrink1.gro 5 E:\1rc2\em_shrink\1rc2_area_shrink1.dat
gmx grompp -f D:\软件安装\gmx2018.8\bin\dppc128_minim_strong.mdp -c E:\1rc2\em_shrink\1rc2_system_shrink1.gro -r E:\1rc2\em_shrink\1rc2_system_shrink1.gro -p E:\1rc2\1rc2.top -o E:\1rc2\em_shrink\1rc2_em2.tpr -maxwarn 1
gmx mdrun -v -deffnm E:\1rc2\em_shrink\1rc2_em2
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这一步会删除多余的DPPC,因此这一步完成后,进行目标top文件DPPC分子数的更改。
五、蛋白、质膜的溶剂化
gmx grompp -f D:\软件安装\gmx2018.8\bin\DPPC_ions.mdp -c E:\1rc2\1rc2_water.gro -p E:\1rc2\1rc2.top -o E:\1rc2\1rc2.tpr -maxwarn 1
六、离子平衡
gmx grompp -f D:\软件安装\gmx2018.8\bin\DPPC_ions.mdp -c E:\1rc2\1rc2_water.gro -p E:\1rc2\1rc2.top -o E:\1rc2\1rc2.tpr -maxwarn 1
gmx genion -s E:\1rc2\1rc2.tpr -o E:\1rc2\1rc2_ions.gro -p E:\1rc2\1rc2.top -pname NA -nname CL -neutral
七、能量最小化
gmx grompp -f D:\软件安装\gmx2018.8\bin\DPPC_ions.mdp -c E:\1rc2\1rc2_ions.gro -p E:\1rc2\1rc2.top -o E:\1rc2\1rc2_em.tpr -maxwarn 1
gmx mdrun -v -deffnm E:\1rc2\1rc2_em
gmx energy -f E:\1rc2\1rc2_em.edr -o E:\1rc2\1rc2_potential.xvg
八、溶剂平衡(nvp平衡)
gmx grompp -f D:\软件安装\gmx2018.8\bin\DPPC_nvt.mdp -c E:\1rc2\1rc2_em.gro -r E:\1rc2\1rc2_em.gro -p E:\1rc2\1rc2.top -n E:\1rc2\1rc2_index.ndx -o E:\1rc2\1rc2_nvt.tpr -maxwarn 1
gmx mdrun -deffnm E:\1rc2\1rc2_nvt
gmx energy -f E:\1rc2\1rc2_nvt.edr
九、溶质平衡(ntp平衡)
gmx grompp -f D:\软件安装\gmx2018.8\bin\DPPC_npt.mdp -c E:\1rc2\1rc2_nvt.gro -r E:\1rc2\1rc2_nvt.gro -p E:\1rc2\1rc2.top -n E:\1rc2\1rc2_index.ndx -o E:\1rc2\1rc2_npt.tpr -maxwarn 2
gmx mdrun -nt 12 -deffnm E:\1rc2\1rc2_npt#12表示电脑核数
gmx energy -f E:\1rc2\1rc2_npt.edr -o E:\1rc2\1rc2_pressure.xvg
gmx energy -f E:\1rc2\1rc2_npt.edr -o E:\1rc2\1rc2_density.xvg
十、分子动力学模拟
gmx grompp -f D:\软件安装\gmx2018.8\bin\DPPC_md.mdp -c E:\1rc2\1rc2_npt.gro -t E:\1rc2\1rc2_npt.cpt -p E:\1rc2\1rc2.top -o E:\1rc2\1rc2_md_0_1.tpr -maxwarn 1
gmx mdrun -nt 12 -deffnm E:\1rc2\1rc2_md_0_1
个人可以做水溶液蛋白或者膜蛋白脂质膜体系的分子动力学模拟,以及其突变体的分子动力学模拟。有需要的可以加我微信公众号。
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