Молекулярная динамика белков и пептидов
Методическое пособие
3.2. Изучение динамики поведения модифицированного монопептида тирозина (с дополнительной гидроксидной группой) в столкновительной среде.
Задача выполняется по следующей схеме.
- Создать модифицированный монопептид тирозина ACE-TYO-NME:
TYO 
- Сохранить файл как tyo.ent и отредактировать его:
ATOM 1 1H ACE 1 0.130 0.653 -5.434 ATOM 2 CH3 ACE 1 1.169 0.464 -5.171 ATOM 3 2H ACE 1 1.585 -0.271 -5.860 ........................................................ ATOM 7 N TYO 2 0.354 0.379 -2.877 ATOM 8 H TYO 2 -0.292 1.095 -3.187 ATOM 9 CA TYO 2 0.390 0.102 -1.441 ATOM 10 HA TYO 2 0.781 -0.903 -1.288 ATOM 11 C TYO 2 -1.022 0.175 -0.847 ATOM 12 O TYO 2 -1.665 1.223 -0.909 ATOM 13 CB TYO 2 1.345 1.092 -0.754 ATOM 14 O1H TYO 2 2.332 0.973 -1.225 ATOM 15 2HB TYO 2 0.979 2.105 -0.945 ATOM 16 CG TYO 2 1.481 0.884 0.748 ATOM 17 CD1 TYO 2 0.686 1.625 1.645 ATOM 18 HD1 TYO 2 -0.042 2.332 1.273 ATOM 19 CD2 TYO 2 2.425 -0.034 1.245 ATOM 20 HD2 TYO 2 3.041 -0.601 0.562 ATOM 21 CE1 TYO 2 0.836 1.455 3.032 ATOM 22 HE1 TYO 2 0.224 2.032 3.707 ATOM 23 CE2 TYO 2 2.586 -0.204 2.631 ATOM 24 HE2 TYO 2 3.325 -0.894 3.007 ATOM 25 CZ TYO 2 1.793 0.539 3.533 ATOM 26 OH TYO 2 1.971 0.372 4.877 ATOM 27 HH TYO 2 1.403 0.922 5.424 ATOM 28 H1 TYO 2 2.898 1.717 -0.920 ATOM 29 N NME 3 -1.431 -0.895 -0.147 ........................................................ ATOM 34 3HA NME 3 -3.183 -1.941 0.295 CONECT 1 2 CONECT 2 1 3 4 5 ........................................................ CONECT 31 29 32 33 34 CONECT 32 31 CONECT 33 31 CONECT 34 31 END
- Создать описание остатка в топологическом справочнике tpl:
;********************************************************** ;Residue of Modified Tyrosine, created by Kovalenko I.B. residue TYO inchain automatic amber96 incoming 1 outgoing 5 tag PDB Type GType Charge Comment ---- ---- ---- ----- ------- -------------- atom N N 3 -0.3566236 ;1 atom H H 1 0.1905376 ;2 atom CA CT 4 0.03101015 ;3 atom HA H1 1 0.08286393 ;4 atom C C 3 0.285841 ;5 atom O O 1 -0.2733755 ;6 atom CB CT 4 0.07792568 ;7 atom O1H OH 2 -0.2795496 ;8 atom 2HB H1 1 0.05034775 ;9 atom CG CA 3 -0.02869701 ;10 atom CD1 CA 3 -0.05031061 ;11 atom HD1 HA 1 0.06630892 ;12 atom CD2 CA 3 -0.0615797 ;13 atom HD2 HA 1 0.07608414 ;14 atom CE1 CA 3 -0.1007528 ;15 atom HE1 HA 1 0.05654275 ;16 atom CE2 CA 3 -0.08503675 ;17 atom HE2 HA 1 0.07387966 ;18 atom CZ C 3 0.1236172 ;19 atom OH OH 2 -0.274725 ;20 atom HH HO 1 0.1973934 ;21 atom H1 HO 1 0.1725425 ;22 bond 1 2 ;1 bond 1 3 ;2 bond 3 4 ;3 bond 3 5 ;4 bond 3 7 ;5 bond 5 6 ;6 bond 7 8 ;7 bond 8 22 bond 7 9 ;8 bond 7 10 ;9 bond 10 11 ;10 bond 10 13 ;11 bond 11 12 ;12 bond 11 15 ;13 bond 13 14 ;14 bond 13 17 ;15 bond 15 16 ;16 bond 15 19 ;17 bond 17 18 ;18 bond 17 19 ;19 bond 19 20 ;20 bond 20 21 ;21 endr ;23.03.01
- Изменить файл premd.pbatch:
;This is PreMD batch file to setup parameters data an processing of PDB's set autor "Shaitan K.V." set autocenter on set coloring element load forcefield amber amber99.ff load topology topo96new.tpl load pdbstr pdbstr.pos mselect amber96 process tyo.ent tyo.str end ;Sorry but EOF
- Переписать файлы amber99.ff, topo96new.tpl и pdbstr.pos в текущую директорию.
- Запустить premd.exe: premd.exe_premd.pbatch
- Получившийся файл str переписать в директорию Md с программой modyp.exe.
- Ознакомиться с протоколом молекулярной динамики:
- Потенциальное поле AMBER-99.
- "Длина траектории" 20 нс, температура термостата 2000 К.
- Термостаты: Берендсена и столкновительный.
- Постоянная времени изменения скорости в термостате Берендсена τ = 0,5 пс.
- Диэлектрическая проницаемость среды ε = 1.
- Радиус обрезания для электростатических взаимодействий Rel = 20 Å.
- Радиус обрезания для взаимодействий Ван-дер-Ваальса RVdW = 16 Å.
- Масса виртуальных частиц m = 18 аем, частота столкновений виртуальных частиц с атомами рассчитываемой молекулы ν = 55 пс–1.
- Алгоритм численного интегрирования – Верле. Метод определения начальных скоростей атомов – с помощью генератора случайных чисел по распределению Максвелла.
- Шаг интегрирования и набора статистических данных параллельно с расчётом траектории 1 фс.
- Шаг записи в траекторный файл 0,1 пс.
- Создать файл с параметрами счёта tyo2000.prm в соответствии c МД-протоколом:
;Parameters file ;Automaticly created by MoDypй Version: 1.13 build 1a section Mass Un. Angstrom psec Kbolts Eunits electron Consts 1.000 1.000 1.000 0.83144 418.4 372.704 section write graphic annotation Steps 100 10 10 section output tajectory structure file statistics batch Names wtyo2000.trj wtyo.str wtyo2000.tsb section Run Mode Max Tau Delta Tau Rvb(max) Graphical M Calcprm vstart 10000.00 0.001 500.00 15.00 section Temperature Type Tau Freq. Mass Termostat 2000.00 ber+col 0.5 55.00 18.0 section eps Rloff Q12 Q13 Q14 Qmode 1.000000 10.500000 0 0 1 section Rsoff W12 W13 W14 VDWmode 8.400000 0 0 1 section Rhoff H12 H13 H14 HBmode 6.825000 0 0 0 section pSx pSy pSz Periodic 100.000000 100.000000 100.000000 section NoWr Cent Fix TNE WVel Flags 0 1 0 0 0 ;Sorry but EOF
- Создать файл со статистиками tyo2000.tsb для получения данных по всем возможным автокорреляционным функциям и одномерным распределениям плотности вероятности для углов , и , а также по кросскорреляционным функциям, двумерным и трёхмерным картам для возможных сочетаний углов. Задать также расширенную статистику и распределение Максвелла:
tAdvanced 10 tyo2adv2000.dat
tMaxwell 50 000,000,000 "Max" tyo2max2000.dat
tProb2D 16 25 90 000,000,000 "2D Poincare Map, angles Phi and Psi"
tyo22d2fp2000.dat
tProb2D 16 35 90 000,000,000 "2D Poincare Map, angles Phi and Chi"
tyo22D2fh2000.dat
tProb2D 25 35 90 000,000,000 "2D Poincare Map, angles Psi and Chi"
tyo22D2ph2000.dat
tProb3D 16 25 39 30 "3D Poincare Map" tyo23D2000.dat
tCrossCf 16 25 10 100.000 000,000,000 "Angles Psi and Phi" tyo2cf2fp2000.dat
tCrossCf 16 35 10 100.000 000,000,000 "Angles Chi and Phi" tyo2cf2fh2000.dat
tCrossCf 25 35 10 100.000 000,000,000 "Angles Psi and Chi" tyo2cf2ph2000.dat
tAutoCf 16 10 100.000 000,000,000 "Angle Phi" tyo2af2ff2000.dat
tAutoCf 25 10 100.000 000,000,000 "Angle Psi" tyo2af2pp2000.dat
tAutoCf 35 10 100.000 000,000,000 "Angle Chi" tyo2af2hh2000.dat
tProbDb 16 90 000,000,000 "Angle Phi" tyo2db2ff2000.dat
tProbDb 25 90 000,000,000 "Angle Psi" tyo2db2pp2000.dat
tProbDb 35 90 000,000,000 "Angle Chi" tyo2db2hh2000.dat
;Sorry but EOF
- Создать пакетный файл trp.batch:
;Global presets readprm tyo2000.prm var alist create var smode create var alist set tyo for n $alist ifexist $n2000.rlx dontrelax set Calcprm relax 10.00 0.001 500.00 30.00 readstr w$n.str readstat w$n2000.tsb run ;graph_show ;runs calculation shell echo.> $n2000.rlx label dontrelax next for n $alist set Calcprm resume 10000.00 0.001 500.00 30.00 readstr w$n.str readstat w$n2000.tsb run ;graph_show ;runs calculation next stop ;Stops batch there ;Sorry but EOF
- Запустить расчёт траектории: вызвать modyp.exe, задать batch-файл trp.batch, нажать Calculations –> Run.
- После расчёта построить все графики для статистик, рассчитанных параллельно с траекторией.
- Написать отчёт, состоящий из следующих разделов:
- Название задачи. Цель работы и краткое описание молекулы.
- Протокол молекулярной динамики.
- Результаты и обсуждения (привести все графики с подписями).
- Выводы.
