分子动力学模拟Amber/Gromacs结合自由能计算 药效团模型构建RMSD、RMSF

最新推荐文章于 2025-09-27 07:29:57 发布
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本文为分子动力学初学者提供AMBER和GROMACS的教程，涵盖理论基础如分子力学、分子力场，讨论了力场的原理和应用。
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文章来源：公众号“科研讨论圈”

以下是使用AMBER、GROMAVCS的教程，希望对开始学习分子动力学的同学有帮助。

  • 分子动力学入门理/论                                                                                                                      
  • 分子力学简介
    1. 分子力学的基本假设
    2. 分子力学的主要形式
  • 分子力场
    1. 分子力场的简介
    2. 分子力场的原理
    3. 分子力场的分类及应用
      LINUX入门LINUX 简介
      1. 用户属组及权限
      2. 目录文件属性
      3. LINUX基础命令
      4. LINUX环境变量

                   Shell常用命令练习

      AMBER简介及安装AMBER简介和安装
      1. GCC简介及安装
      2. Open MPI简介及安装

                    AMBER安装运行

      研究对象模型获取模型文件的预处理
      1. 模型来源简介

                     蛋白文件简介

      研究对象模型构建模型文件的预处理
      1. 蛋白预处理

                    小分子预处理

      1. AMBER力场简介
      2. 拓扑文件、坐标文件简介
      3. top、crd文件的生成
      4. tleap模块的使用

      案例实践：

      HIV-1复合物的预处理

      分子动力学模拟能量优化、分子动力学模拟
      1. 能量优化意义以及方法
      2. 模拟温度调节意义及方法
      3. 溶剂模型分类及选择
      4. 动力学模拟输入文件的编写
      5. 运行分子动力学模拟
      6. 输出内容解读

      案例实践：

      HIV-1复合体系能量优化、分子动力学模拟

      结合自由能计算焓变计算
      1. 实验数据分析及检索
      2. MM/PBSA结合自由能计算原理
      3. GB模型讲解及分类
      4. 焓变输入文件的编写

                    焓变结果解读

      熵变计算

      1. Nmode计算熵变原理
      2. 熵变输入文件的编写
      3. 焓变结果解读

                    实验值与理论值对照分析

      案例实践：

      HIV-1与抑制剂之间结合自由能计算

      可视化软件3D可视化分析
      1. VMD安装和使用
      2. Discovery Studio 安装和使用

                      Pymol 安装和使用

      基于分子动力学的轨迹特征获取构象分析
      1. RMSD分析
      2. B-Factory 分析

                         RMSF分析

      1. RG分析
      2. 二级结构分析
      3. VMD动画展示

                       距离角度测量

      基于能量的相互作用机理分析能量分析
      1. 残基分解（相互作用分析）
      2. 丙氨酸扫描（寻找热点残基）
      3. 氢键网络（其它相互作用）

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随后，将每一帧结构与初始模板进行叠合，计算对应原子的平均偏移量，即RMSD。总之，掌握 RMSD 的解读方法，就等于抓住了评估分子动力学模拟成败与质量的“总开关”。①在模拟初始阶段，RMSD会从0迅速上升，这是蛋白质从静态晶体或模型结构释放到溶液环境中并逐渐适应的正常过程。②经过一段时间后，曲线不再系统性上升或下降，而是围绕一个平均值，小幅度地上下波动，形成一个稳定的“平台”。这种情况下，RMSD 在初始快速上升后，并未进入平台，而是持续甚至加速上升，始终未见收敛。🔍 如何解读不同趋势的RMSD曲线。
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1、主要算法介绍：最速下降法、共轭梯度法、有限差分法2、力场介绍：AMBER、CHARMM、MMX、CVFF、OPLS；5、模拟结果取样、模拟结果分析：轨迹文件观察、能量数据作图、计算斜方差、测量回旋半径、计算结构的RMSD值、计算原子位置的根均方波动、计算模拟过程中分子间的氢键的数目、距离或角度 图1：水溶性蛋白模拟。2、蛋白质、核酸、多肽、溶剂等复杂体系构建三、建模结果分析1、模拟结果分析方法整合2、结构稳定性分析：RMSD、RMSF、PCA等。3、动态行为分析：轨迹可视化、自由体积、扩散系数等。
通过使用Gromacs和MM-PBSA计算结合能
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