Gromacs计算蛋白小分子复合物中蛋白-配体的相互作用能

本文参考“Gromacs官方手册-李继存老师翻译版”。

GROMACS 可以计算任何已定义原子组之间的短程非键相互作用能。需要注意的是,这个量既不是自由能,也不是结合能。事实上,大多数力场进行参数化时都没有保证这个量实际上具有物理意义。如果力场进行参数化时没有考虑这个方面,所得的值可能没有实际的物理意义。CHARMM力场参数化的目标明确包括了所有物种与水的量子力学相互作用能,所以它本质上与有意义的量进行了平衡,因此所得的相互作用能可以作为有意义的量。但是,不应该将这个量与“结合能”或任何形式的自由能混淆。它只是体系势能的分解,仅包括所选原子组之间的非键项。

下面记录过程:

(1)需保证蛋白小分子复合物已经过完整的mdrun,并建议新建一个文件夹进行以下工作。创建一个新的.mdp文件(可以复制md.mdp),并在文件中添加以下内容:
energygrps = Protein Mol
得到新的.mdp文件命名为ie.mdp,如下图所示:

ie.mdp

(2)使用新的ie.mdp文件创建一个新的.tpr文件:
gmx grompp -f ie.mdp -c npt.gro -t npt.cpt -p topol.top -n index.ndx -o ie.tpr
(3)使用-rerun选项调用mdrun,重新计算已有模拟轨迹的能量:
gmx mdrun -deffnm ie -rerun md_0_10.xtc -nb cpu

注意:使用-deffnm来读取ie.tpr并将所有输出文件写入以ie.*为名称的文件。-rerun选项指定你希望重新计算能量的轨迹的名称。-nb cpu指示mdrun只在 cpu 硬件上运行,而忽略任何可用的GPU,因为这种类型的计算不能在GPU上执行。

(4)使用energy模块提取感兴趣的能量项。如静电相互作用力-库仑力为Coul-SR:Protein-mol(20)和范德华力为LJ-SR:Protein-mol(21)。
分别输入后回车,输入0退出。
gmx energy -f ie.edr -o interaction_energy.xvg
若想得到总作用力,则需要输出两者后,在Excel中进行计算加和两项,并重新生成两列数据,即第一列为时间,第二列为总相互作用力。在Origin中进行可视化。

若有两组数据,保留时间列,将两组数据的总相互作用键入Origin中,即可进行比较。

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