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自己翻译的Gromacs教程(Protein-Ligand动力学模拟-1)

已有 2741 次阅读 2015-1-21 23:10 |个人分类:分子模拟|系统分类:科研笔记

Gromacs蛋白-配体动力学模拟教程:

原文:http://www.bevanlab.biochem.vt.edu/Pages/Personal/justin/gmx-tutorials/complex/index.html


设定环境变量:export gmx=/usr/local/gromacs/bin

(一)建立一个工作文件夹并进入
mkdir /home/mengfan/gromacs_complex_tutorial
cd /home/mengfan/gromacs_complex_tutorial

(二)下载教程中已经过处理的复合物文件3HTB_clean.pdb(只包含蛋白和配体),保存入工作文件夹

(三)模拟前的准备


1. 将配体从复合物中脱离出来

grep JZ4 3HTB_clean.pdb > JZ4.pdb

** 此时将在工作文件夹下产生一个配体的pdb文件:JZ4.pdb

2.准备蛋白文件:
2.1 用记事本打开3HTB_clean.pdb,手动删除配体行.
2.2 对蛋白pdb文件进行转化:
$gmx/pdb2gmx -f 3HTB_clean.pdb -o 3HTB_processed.gro -water spc

** 指定生成3HTB_processed.gro及两个默认的topol.top,posre.itp文件
** -water 命令规定添加水盒子:none,spc,spce,tip3p,tip4p,tip5p

2.3 选择力场GROMOS96 43A1 force field

3. 准备配体文件:
3.1 在线生成相关文件:
由于gromacs中不带有针对小分子的力场,因此需借助外部程序生成配体相关文件
PRODRG在线转化程序:http://davapc1.bioch.dundee.ac.uk/cgi-bin/prodrg

将JZ4.pdb内全部内容粘帖到PRODRG中,设定:
Chirality (yes/no): 保留手性 (yes), 不保留 (no).本例中的配体本身无手性,因此选择缺省设置。
Charges (full/reduced): 在溶剂环境中的模拟选择 full charges (43A1 force field); 真空环境中的模拟选择 reduced (43B1 force field).通常都选择full.
EM (yes/no): 进行能量最小化 (yes), 不进行能量最小化 (no). 本例中,我们我们希望保留复合物原子位置,因此选择no.
运行程序。

在生成的文件列表中找到:
(1)GROMOS87/GROMACS coordinate file (polar/aromatic hydrogens),下载保存为jz4.gro
(2)The GROMACS topology,下载保存为drg.itp

3.2 对在线生成的文件进行修改
打开drg.itp,如下所示:
[ atoms ]
;   nr      type  resnr resid  atom  cgnr   charge     mass
    1       CH3     1  JZ4      C4     1    0.000  15.0350
    2       CH2     1  JZ4     C14     2    0.059  14.0270
    3       CH2     1  JZ4     C13     2    0.060  14.0270
    4         C     1  JZ4     C12     2   -0.041  12.0110
    5       CR1     1  JZ4     C11     2   -0.026  12.0110
    6        HC     1  JZ4     H11     2    0.006   1.0080
    7       CR1     1  JZ4      C7     2   -0.026  12.0110
    8        HC     1  JZ4      H7     2    0.006   1.0080
    9       CR1     1  JZ4      C8     2   -0.026  12.0110
   10        HC     1  JZ4      H8     2    0.007   1.0080
   11       CR1     1  JZ4      C9     2   -0.026  12.0110
   12        HC     1  JZ4      H9     2    0.007   1.0080
   13         C     1  JZ4     C10     3    0.137  12.0110
   14        OA     1  JZ4     OAB     3   -0.172  15.9994
   15         H     1  JZ4     HAB     3    0.035   1.0080

****发现的问题:(1)苯环原子全部被分在第2组;(2)对于相同的原子类型,其所带电荷不等,比如8号的H带0.006个电荷,而12号的H带0.007个电荷;(3)不太明白什么意思。对drg.itp人为修改:
[ atoms ]
;   nr      type  resnr resid  atom  cgnr   charge     mass
    1       CH3     1  JZ4      C4     1    0.000  15.0350
    2       CH2     1  JZ4     C14     2    0.000  14.0270
    3       CH2     1  JZ4     C13     2    0.000  14.0270
    4         C     1  JZ4     C12     2    0.000  12.0110
    5       CR1     1  JZ4     C11     3   -0.100  12.0110
    6        HC     1  JZ4     H11     3    0.100   1.0080
    7       CR1     1  JZ4      C7     4   -0.100  12.0110
    8        HC     1  JZ4      H7     4    0.100   1.0080
    9       CR1     1  JZ4      C8     5   -0.100  12.0110
   10        HC     1  JZ4      H8     5    0.100   1.0080
   11       CR1     1  JZ4      C9     6   -0.100  12.0110
   12        HC     1  JZ4      H9     6    0.100   1.0080
   13         C     1  JZ4     C10     7    0.150  12.0110
   14        OA     1  JZ4     OAB     7   -0.548  15.9994
   15         H     1  JZ4     HAB     7    0.398   1.0080

4. 建立蛋白-配体复合物的gro文件:
将jz4.gro中各原子坐标粘帖到3HTB_processed.gro中(蓝色部分),另存为complex.gro
粘帖形式如下,并在第二行中修改总原子数1693为1708。
 163ASN      C 1691   0.621  -0.740  -0.126
 163ASN     O1 1692   0.624  -0.616  -0.140
 163ASN     O2 1693   0.683  -0.703  -0.011
   1JZ4  C4       1   2.429  -2.412  -0.007
   1JZ4  C14      2   2.392  -2.470  -0.139
   1JZ4  C13      3   2.246  -2.441  -0.181
   1JZ4  C12      4   2.229  -2.519  -0.308
   1JZ4  C11      5   2.169  -2.646  -0.295
   1JZ4  H11      6   2.135  -2.683  -0.199
   1JZ4  C7       7   2.155  -2.721  -0.411
   1JZ4  H7       8   2.104  -2.817  -0.407
   1JZ4  C8       9   2.207  -2.675  -0.533
   1JZ4  H8      10   2.199  -2.738  -0.621
   1JZ4  C9      11   2.267  -2.551  -0.545
   1JZ4  H9      12   2.306  -2.516  -0.640
   1JZ4  C10     13   2.277  -2.473  -0.430
   1JZ4  OAB     14   2.341  -2.354  -0.434
   1JZ4  HAB     15   2.369  -2.334  -0.528

  5.99500   5.19182   9.66100   0.00000   0.00000  -2.99750   0.00000   0.00000   0.00000

5. 建立蛋白-配体复合物的top文件

打开topol.top,添加配体信息(蓝色部分):

; Include Position restraint file
#ifdef POSRES
#include "posre.itp"
#endif

; Include water topology
#include "gromos43a1.ff/spc.itp"

becomes...

; Include Position restraint file
#ifdef POSRES
#include "posre.itp"
#endif

; Include ligand topology    
#include "drg.itp"          


; Include water topology
#include "gromos43a1.ff/spc.itp"


[ molecules ]
; Compound        #mols
Protein_chain_A     1
JZ4                            1        




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