分子动力学--非标残基的处理一(配体)

作者,Evil Genius

配体分子是非标准残基,而Gromacs没有小分子的力场参数,所以需要我们自己拟合小分子的参数,也就是生成配体拓扑。

现在必须处理配体。为某些分子(非标准氨基酸残基)提供可以自动识别的力场参数。正确处理配体是分子动力学模拟中最具挑战性的任务之一。

对于 OPLS,AMBER和 CHARMM力场,这种推导通常采用各种量子力学计算的形式。这些力场的主要文献描述了所需的程序。对于GROMOS力场,参数化方法不太清楚。

自动化工具是非常受欢迎的。对于每个力场,都有一些方法或软件程序旨在提供与各种力场兼容的参数。并非所有这些都同样准确。有关一些示例:

首先是AMBER。

GAFF (General amber force field)
Antechamber http://ambermd.org/#AmberTools
参数化小分子GAFF
actype https://github.com/llazzaro/actype
http://svn.code.sf.net/p/ccpn/code/branches/stable/ccpn/python/actype/
Antechamber 的 Python 接口,编写 GROMACS 拓扑
actype在线版(需排队等待)
http://bio2byte.be/actype/

然后是CHARMM

CGENFF
The CHARMM General Force Field
CHARMM一般力场的官方服务器
https://cgenff.umaryland.edu/
对python版本有严格限制,需要不断调试

再来是CHARMM

CHARMM-GUI服务器
https://charmm-gui.org/
加氢需要仔细检查,一键生成
需要学术邮箱注册,还可以生成磷脂双分子层的模式。

还有GROMOS87/GROMOS96

PRODRG 2.5
http://prodrgl.dyndns.org/
用于拓扑生成的自动化服务器

ATB

https://atb.uq.edu.au/
用于拓扑生成的更新服务器,使用GROMOS96 54A7

最后是OPLS-AA

Topolbuild
http://www.gromacs.org/Downloads/User_contributions/Other_software
将Tripos.mol2文件转换为拓扑
TopolGen将全原子.pdb文件转换为拓扑的Perl脚本
http://www.gromacs.org/Downloads/User_contributions/Other_software
LigParGen来自Jorgensen组的服务器,用于生成OPLS拓扑
http://www.mdtutorials.com/gmx/complex/zarbi.chem.yale.edu/ligpargen/

其他非官方推荐的在线服务器

TPPmktop
http://erg.biophys.msu.ru/tpp/
在线工具,提供pdb文件,能产生OPLS-AA力场参数的GROMACS拓扑文件。速度比较快,但得到的拓扑文件里有时候会缺参数,或者出现额外的原子类型,需要再手工处理(需要引入额外的力场文件,但是笔者发现在网上下载不到)。有时候会服务器繁忙,无法提交,需要等待排队。
Sobtop(需要借助其他程序生成电荷)
http://sobereva.com/soft/Sobtop/
主要产生GAFF、AMBER力场的拓扑文件,但由于其力场库可以自行非常方便地修改和扩充,因此Sobtop本质上是完全普适、通用的。Sobtop可谓是最理想、最灵活、最易用的产生GROMACS拓扑文件的工具。此程序用起来超级简单,什么额外的程序以及特殊的运行环境都不需要装,解压即用。Sobtop使用极其方便,照着屏幕上的提示敲几下键盘,itp、top和gro文件就产生了,另外也可以要求产生rtp文件。

常见思路

我们打开GaussView,把小分子拖进去。

检查加氢是否正确

首先,使用GaussView创建分子构型并做初步优化通过拖拽pdb分子进入打开的界面,提示自动加氢选择“是”,仔细检查氢,是否添加正确。并进行粗略优化(下图所示)。

设置高斯提交任务,优化构型并计算静电势

1、空处选择Calculate>Gaussian Calculation Step
2、将计算类型修改为优化(Optimization)
3、设定使用的方法,基组,以及体系的电荷,自旋多重度
4、设置体系的名称,自定义
5、Link0部分设置使用的内存和核数
6、General部分设置二次收敛,忽略对称性,写入分子的连接信息
7、在AddInmp部分添加静电势输出文件的名称,添加计算静电势的关键词
8、点击提交,保存高斯输入文件.gjf

然后就开始计算了,计算的过程时间比较长

生活很好,有你更好。

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