GROMACS Tutorial - TMD with NeqPCA

最新推荐文章于 2024-04-28 11:18:55 发布

原创

最新推荐文章于 2024-04-28 11:18:55 发布 · 746 阅读

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#Gromacs #python

Introduction
System Building
- Generate Topology
- from Solvation to Equilibration
Create trajectories
PCA for TMD

Introduction

首先简单介绍一下TMD模拟，类似于SMD模拟（可以参考这篇教程），TMD 通过pull_coord1_type = constraint的设置，使用恒定拉力强制配体与蛋白质发生解结合，最终效果与SMD类似。

本教程基于 Multisecond ligand dissociation dynamics from atomistic simulations ¹ 第二个模拟体系 benzamidine-trypsin 编写，意在指导读者运行蛋白质-配体的模拟体系，以及 TMD（牵引动力学模拟）和后续 PCA 分析的进行。

[1] Wolf, S., Lickert, B., Bray, S. et al. Multisecond ligand dissociation dynamics from atomistic simulations. Nat Commun 11, 2918 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-16655-1

System Building

Generate Topology

首先我们需要获取 benzamidine-trypsin 晶体结构，前往RCSB下载3PTB的结构。随后将 trypsin 蛋白单独储存为 protein.pdb，将配体加氢后单独储存为 ligand.mol2（但是因为3PTB里面给的配体结构比较奇葩，加氢后氢的数量不一定对，因此建议前往PubChem下载3D结构的 .sdf 文件；然后手动对其到原配体位置后转存为 .mol2 文件，这一步可以在 PyMOL 里面完成，主要是为了后续合并文件时方便）。

对于配体文件：你可以通过你喜欢的方式获得它的参数，也可以按照这篇博文的方法完成，本文默认使用 Gaussain+Multiwfn+sobtop 先计算RESP后创建GAFF力场参数的方法创建配体参数。

计算RESP电荷，运行（<path_to_tut>是教程解压后的文件夹）：

cd <path_to_tut>/lig_para

chmod +x RESP.sh 
./RESP.sh ligand.mol2 0

单核运行大概需要50分钟，随后就会得到 ligand.chg，随后利用 sobtop 创建力场参数（<path_to_sobtop>是你安装sobtop的文件夹）：

cd <path_to_sobtop>
./sobtop

# 启动后输入：
<path_to_tut>/lig_para/ligand.mol2
2
<path_to_tut>/lig_para/ligand.gro
7
10
<path_to_tut>/lig_para/ligand.chg
0
1
2
4
<path_to_tut>/lig_para/ligand.top
<path_to_tut>/lig_para/ligand.itp

本教程使用的是 amber99sb-ildn 力场（当然你可以使用你喜欢而且合理的力场），但是由于我们新生成了配体的参数，需要将 ligand.itp 中 [ atomtypes ] 字段整合到力场的 ffnonbonded.itp 中（你只需要将他们剪切到 ffnonbonded.itp 中就行，但是本教程提供的文件中已经帮你整合好了，所以你只需要删除ligand.itp 中的 [ atomtypes ] 内容）。并且修改 [ moleculetype ] 字段下的名称为 MOL（为了方便后续操作），最终ligand.itp应该长这样：

; Created by Sobtop (http://sobereva.com/soft/sobtop) Version 1.0(dev3.1) on 2023-08-24

[ moleculetype ]
; name          nrexcl
MOL       3

[ atoms ]
;  Index   type   residue  resname   atom        cgnr     charge       mass
     1     nh         1      MOL     N             1   -0.98041913   14.006703
     2     n2         1      MOL     N             2   -0.94207571   14.006703
     3     ca         1      MOL     C             3   -0.00867452   12.010736
     4     ca         1      MOL     C             4