分子动力学(六)
分子动力学模拟的主要步骤
MD模拟的具体步骤大致可以分为体系起始构型的确定、结构的预处理、拓扑构建、能量优化、平衡过程及数据采集、分析等。一般来讲,体系的起始构型主要来自于X射线晶体衍射或核磁共振等实验测得的分子结构,这些结构可通过公开数据库[如:PDB数据库(www.rcsb.org)等]查寻下载得到。也可以是根据已知分子结构通过同源模建(homology modeling)制得。体系中的有机小分子的起始构型还可以通过量子化学计算得到。
通过实验获得的体系结构文件中往往含有结晶水分子、辅助结晶添加的离子等非模拟所需粒子,部分结构还可能存在缺失。为了保证模拟过程的完整准确,在使用AMBER进行模拟前,需对结构进行一定的预处理。接下来,以表皮生长因子酪氨酸激酶结构域与HER2抑制剂复合物(PDB code:5JEB.pdb)的MD模拟为例,介绍具体的操作流程。
1 体系结构的预处理
登录PDB数据库(RCSB),在Search一栏中输入5JEB进行搜寻。将搜寻得到的结构以pdb文件的格式下载保,并用软件ViewerPro打开。
在ViewerPro中,点击工具栏中的Window,在下拉菜单中点击New Hierarchy Window;或使用Ctrl+H快捷组合键打开层次窗口。
- 在层次窗口中,使用鼠标滚轮滑至底部。在A链配体中用鼠标左键点击SO41001与SO41002选中两个结晶时留下的硫酸根离子,按Delete键将其删除。将文件另存为5JEB-modified.pdb后退出。(删除结晶盐离子)
- 逐一检查蛋白质A链序列。发现ARG724与THR727之间有两个氨基酸缺失,使用同源模建法将缺失的残基补全,并将补全后的pdb文件存为protein.pdb。(同源模键)
- 使用ViewerPro打开5JEB-modified.pdb删去蛋白质部分,仅保留配体小分子6JS1003。对照文献中报道的6JS1003的结构式,对其添加双键信息。具体的操作是:鼠标左键点击需要修改的键后,窗口上方的工具栏中点击“双键”即可。(小分子结构确证)
- 逐一补全双键信息后,给分子添加氢原子。方法是:全部选中分子后,点击工具栏中的H即可。对小分子完成了上述修饰后,将其另存为ligand.pdb,退出ViewerPro。
- 使用文本编辑软件UltraEdit 编辑ligand.pdb。将6JS1003中自动生成的氢原子编号删去,从1开始依次编号。编辑完成后保存、退出。至此,我们得到了可以用于接下来进行拓扑制作的PDB文件:protein.pdb和ligand.pdb。将这两个文件上传至模拟用工作目录下,准备制作拓扑文件。