对含有膜的系统的模拟需要一些特殊的考虑。这是因为目前几乎所有存在的全原子膜势模型,在模拟纯膜时,在几十纳秒的时间尺度上都不能保持适当的表面积。如果非脂质成分占了膜区域的很大一部分(如相对少量的脂质中的蛋白质),这个问题就不那么明显了,可能不需要特别处理。在这种情况下,半各向异性的NPT集合可能工作得很好。然而,如果模拟的膜是纯的或只包含一个小的溶质(如配体大小),下面的实际方法可能是有用的。
弛豫新建立的蛋白质-膜系统可能是困难的。特别是,蛋白质间水渗透高于脂质可能是有问题的,需要非常长的模拟来纠正。在所有的Desmond面板(分子动力学面板、模拟退火面板、复制交换面板、元动力学面板)中,或者通过在命令行中运行脚本 relax_membrane.py(见 relax_membrane.py:弛豫含膜系统),可以得到一个应该减少或消除这种问题的弛豫协议。
当膜系统被加载到其中一个面板时,它会自动检测到膜的存在,并将默认的集合改为NPγT,并在模拟选项前选择放松膜模型系统。这确保了在模拟前进行膜弛豫协议:在工作文件夹中写出的.msj文件包括模拟前的膜松弛协议。默认情况下,使用分布中的松弛协议。你可以通过在松弛协议文本框中输入文件名,或点击浏览找到文件来指定一个不同的协议。
默认的膜弛豫协议中的阶段在下面给出。默认的恒温器(Nosé-Hoover)和静止器(Martyna-Tobias-Klein)在整个过程中都被使用,因为它适合于该组合。从第2阶段到第4阶段,应用一个高斯偏置力,使水不渗透到膜中。这个偏置力不应用于晶体水,以保持其相对于蛋白质的位置。
1.在NVT集合中使用布朗动力学进行模拟:
仿真时间为50ps
温度为10K
对溶质的约束力常数为50 kcal mol-1 Å-2
2.使用布朗动力学在NVT集合中模拟:
模拟时间为50ps
温度为10K
溶质的力常数为50 kcal mol-1 Å-2。
仿真时间为20ps
温度为100K
压力为1000bar
对溶质和膜重原子的约束力常数为50 kcal mol-1 Å-2
3.在NPγT集合中进行模拟:
仿真时间为100ps
温度为100K
压力为1000bar
对溶质重原子的约束力常数为10 kcal mol-1 Å-2。
以2千卡摩尔-1 Å-2的力常数约束膜N和P原子在Z方向上。
4.在NPγT集合中进行模拟:
仿真时间为150ps
从100K的温度加热到300K
压力为100bar
对溶质重原子的约束力常数为10 kcal mol-1 Å-2。
在Z方向上对膜的N和P原子的约束力常数为2千卡摩尔-1 Å-2
约束力逐渐减少到0
5.在NVT集合中进行模拟:
仿真时间为50ps
温度为300K
对蛋白质骨架和配体重原子的约束,力常数为5 kcal mol-1 Å-2
6.在NVT集合中进行模拟:
仿真时间为50ps
温度为300K
没有约束条件
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