泛素的分子動力學模擬研究

1、泛素的分子動力學模擬研究生計11.32013年12月31日研究目標使用NAMD對泛素（1UBQ.pdb）進行MD模擬，使用VMD進行初步分析。二、基本要求1、使用水盒子，每個軸正負方向各延長7?;2、NPT（1atm/1.01325bar;298K）;3、周期邊界條件、PME4、先固定蛋白質(zhì)進行能量最小化（10002000步）和平衡（10000步），再放開所有原子，進行能量最小化（10002000步）和平衡，最后進行模擬（平衡+模擬步數(shù)至少20000步以上，50000100000步會更好）。5、使用VM防析第二輪平衡和模擬過程中的RMS凝化，評估模擬何時達到平衡。6、比較模擬后與模擬之前蛋白結(jié)

2、構(gòu)的差別，給出RMSD7、給出模擬過程中的一些重要數(shù)據(jù)，如蛋白質(zhì)殘基數(shù)、原子數(shù)、離子數(shù)、水分子數(shù)、總原子數(shù)、水盒子大小、計算機CPU型號、使用的namd軟件版本、使用的線程數(shù)（相當于CPU）及模擬速度；8、完成實驗報告，包括主要的研究步驟；包括主要的軟件操作步驟（使用截屏即可）以及相應的說明；“表”要有序號（表1、表2等）和表頭；“圖”要有序號（圖1、圖2等）和圖例。表和圖在正文中要有引用；得出自己的結(jié)論。三、材料和方法1、下載泛素文件去PDB官網(wǎng)首頁搜索“1UBQ，下載pdb文件（見圖1）。2、去除水分子加入氫原子使用swiss-PdbViewer4.1.0打開下載好的文件。（1） psdv

3、iewer默認忽略水分子，見圖2;（2）加氫原子，見圖3;（3）保存當前圖層為1UBQ_H.pdb。3、加水盒子生成配置文件等添加水盒子、添加離子、生成NAMD配置文件均在VMD1.9.1中完成。（1）生成PSF結(jié)構(gòu)文件，得至ij1UBQ_H_autopsf.pdb/psf/log,見圖4圖5;（2）添加水盒子（每個軸正負方向各延長7?）,得到文件solvate.pdb/psf/log,見圖6；（3）加入離子，得至Uionized.pdb/psf/log,見圖7;（4）生成配置文件得到namd配置文件run1.namd,見圖9圖10圖11圖12圖13。tlktanBkMJJufiuikAH1r

4、ri沽FIH*EhwlddI即lillfiilHdrnwiFniMriitiMfnKtiJ-miMorOeci.2。J4*friFSTthertieMWStraaw-w-SMIQsnurtur-jivei.fi-H-：i片|PPI口寸+EEMonthFXcAtnn-ri取皿肘這巾ftJtEPnrfllCTLaifHtEIYKTHECUFTtHKyLMii!金耳”aTM1IKrl-TieHMpPrfUNX 工ELPafcitHdM!1/勺胃啊*T|i.:吃口：r：Jciwvq|wrA白Fti&tocuK4DF1UBQ_Hpdb1231Icifcl*-IDnhVfA.D-WKj;_Hpdb

5、ADiJiuiftpsr(rtfAM3dILffi;ktode111rl自fruHmVfrUitXilliunTtCcriKwAiDTns而miiW3-MiirF樁MiSKuieGflgnciOfipuyU疑BQCOREUlaSojstjuaitfiuisrT1n|LMizJ=1=PwomdcicPSFfiujwiCtiBuine-.rDCM&ef.CNralh&TD曰留泛案分廣溶解在水盒中,件加入國九是系綜工電中性卜及可用于第一輪的MD校搬.FbCdPtfwSt%E*Fr?6FiWTwliflInjpgancBu*MM盾”i*日UEHM+9#S&uciwve“Mend

6、iKHi*艇RffsidwIWMU謔afTool圖 6 添加水盒子圖 7 添加離子PwvonwY6!Iharwip9a|D1E9vnFi3|LiiwirifrofUnibi-IIE1LH111且產(chǎn)陽面Egl.|Kr王1J1J1Jn1J1J1Jn1717中ri型；WVinrfkrflA( (flQAMW-|ptttHsiri機|um*tewMiMlir匠m.，.FlhiEHeHitID/Wi.中Fih-rrtJO巧命AII電十MD/iiadVMf，7MwpgAlHNUHWfliW1MQITMavoiF舊皿曰hunw/iw-rGrinifiirMlJlgl|VTg|mimBlTOE比，：MFwit

7、an口圖 9NAMDgui 主界面參數(shù)設置圖 10 體系溫度壓力等設置7t-MDFil.亡口EditIrrteMainmir(VM)4%iroa3-:rcenterSeveryon*J30.7E2S5e41121129.1231006210&17-32074356071016VM。）5圣圖 11 在 TkConsole 里計算體系大小及位置圖 13 固定原子設置4、NAMD 第一輪模擬(1)修改配置文件，安排需要文件的位置。默認存在絕對路徑，如圖14。為保證好的移植性，改為相對路徑，如圖15。 1J4M.Kcna-i|.urB#=frwirwfrzyarEtS-a-HKigijinBi

8、p/g.gnEB4-p-aG-fiC- azFileQ：snKjirt:3.ist-ITEqXsiu-TTmcrriwitpitEBTlea1JDrtJ；JCCf4m*B0C1LAalD-2I：i2LEl!emgnilie-lAztEJ必EiieamaTile1K/mflEaaHleQtaLnaLtriL:incIH.OioruteUiked.f4Ei圖 14run1.namd 默認設置*】叫:鶴CuQLXinLSfil4，4iZr他*醍為壯心/HiPJS-IfttlSl!3.E-iZ*pmatEsr日inpitjgii#.】中上上TE.1*i,jainppar-EypezharnnCE*cu

9、tvaL一tE-akckEctfxz*1L=ai3addcdilsfIourpjtfe.Xj=TFl1E白11Mmp匚I.工工31id兩l(Kfftfitg,戰(zhàn)biraryrrsrEanBJDortpTt-EnsEglE!?144rwLrtfHif0g*ncj：ilaate*necj53.12406549316406-&,442066380991244.6820016217285*52.24399948126117-5.93100623269653346.3I299924S5&464J42.51099071826172*74327006141143795g.M599885940

10、552cel!2.|046.310cel13.005025origin|9417.32。74356。791。得Ok:|CanumJ圖 12 根據(jù) TKConsole 里的數(shù)值計算 PBC（2）將修改好的配置文件重命名為runl.namd拷貝到工作根目錄下，根據(jù)runl.namd中的設置，輸入及參數(shù)文件拷貝到根目錄下的input文件夾下，輸出將在output文件夾下（見附加材料）。5、NAMD 第二輪模擬1、用第一輪產(chǎn)生的ionized.restart.coor作為坐標文件進行第二輪模擬，結(jié)構(gòu)文件用第一輪的ionized.psf,即可，不固定任何原子，活動原子設為all,體系中的其他參數(shù)從第一輪

11、的結(jié)果中自動獲取。用VMD輔助第二輪模擬的配置文件生成，得到run2.namd。_UseAbtEERQG/Jpa-amsters1IrwOlllqEFE6P叫IM：、的皿冷的即1配15n到31際1注口”1門|0咐即JMi;Mt如個網(wǎng)-HCMrITUn.l&S布五麗而二嬴贏而啟而忘贏而最FaramMuUte0小nFlvMJhMl四bdII點膈/帕Ttfiilclntdi.J.rlWlWfth-rtokinwiNueWMM*1F-T；f?iNyRQ*firifMpf|tQ0QQ7C4ntn( (!4trnilUjitrot|irrwbi1XfiCfit)AratIfn隨口圖 17 第二輪模

12、擬的配置文件設置（圖中有誤，左邊需要勾選能量最小化，右邊溫度 298 即可）2、修改配置文件文件run2.namd,使得輸出輸入文件在指定目錄（見附加材料），如圖18。3、第二輪分子動力學模擬（見圖19）。fmpuxgetinpuuinpLit/iofLized.rearartcocrdi3.aes$input.c-oofvelocit-iesiinputivelEHgrMUIIT*RunhAMD（3）在cmd中運行模擬程序，見圖16。圖 16 第一輪模擬G-Miaial力3利叫*.一打山3r白整4M由回&11|小創(chuàng)憂汕二?Iiaput.K序。strexureinput2/ionize

13、d,pa.parair.tterflimpuEZ/par_41127jrat_Lipid_na.inpparatypeGharuimon4EUtptlEaetoutputcutput2/ioniEd.restartcutputname$outputdcdfile號sutput).dcdKstFiie5foutput).X3t圖 18run2.namd 配置文件0 甘那三C?二尸戶：土廿上廿narr2.?+p2rjn2-ard口如何.肝*1誦2&工版本白，躅口股也所有G2電郵IWxuwuftCur河上泡匕l(fā)u口(.%旨所有H利C：MJEFK：M22：D：.cdHD-atXhuInJ：op

14、iwtit:E；XdaEiJillntnbiflinnniBfl.tmcvnmplr!a.nnHdlftx1n0D：tdibioinfoineilt.i&sMoiriBcd.七?DrNvDtaXbioM*恥EMCI%；|0*in澗，不杲內(nèi)剖或夕暗曲令i也不是可運用和并式Ht史展文件：DESMyTntAbiinlnm-nfrieac寸小一D=NMyD4taSbioInfoirTHitiMoing0najnd2.KB*2iMinS.nrtdMoZ.loivFD-NyDriiXaXblubifvimutletMFJIri!0iifKiZ.WXH*V2trvriS.IMIMI1U!J2luy圖

15、 19 第二輪模擬四、結(jié)果1、附加材料NAMD文件夾是本次實驗用到的所有輸入、輸出、配置、結(jié)果文件，路徑都是相對路徑，可移植。2、log2.log查看計算速度，見圖20。WIEFnBCBHLEXTm;也聃ffiZIJHE-0：a2JKAIESrsOCDFiliAI-=IL=4J50 ftnr4TYIByw1CT1-d+_.L，號 2.-nc咕IM.FJriTwinB3.,niTLE；13KTOfiKSLE3：3ElkWS5FELTCTEl3DCTCBRTSIEEZIETIZ仲m.ICMPWnNTIiU.THJUJTWMwiHPismwgLDH用岫配iPUfiW畀圖 20log2 中的計算速度3

16、、VMD中的NAMDplot查看系統(tǒng)的變化情況，見圖21。4、用VMD查看.dcd記錄的模擬軌跡，查看結(jié)構(gòu)變化，見圖22。RMSDTrajectoryToll查看rmsd變化，在600幀處達到平衡，見圖23。一些其他的重要參數(shù)及軟件版本號原子數(shù)：9313鍵數(shù)：6625殘基：2770水分子：2694CPU型號：Intelcorei-32350M5、6、使用的線程數(shù)：2Namd版本：NAMD_2.7b2_Win32模擬速度：0.05/stepSpbv版本：swiss-PdbViewer4.1.0瀏覽器版本：Firefox26.0VMD版本：1.9.1NAMD版本：NAMD_2.7b2_Win32操

17、作系統(tǒng)：win7(32bit)4N4WlWFHXI41FemIl川圖 23RMSDTrajectoryToll 查看 rmsd 變化五、小節(jié)對于本次實驗，我費了比較大的力氣，前期沒有嘗試去理解每一步的含義，導致不知道自己在每一步的意義在那了。書讀百遍其義自見，意思差不多，熟能生巧，經(jīng)過一段時間的折騰，我漸漸把脈路理清楚了。本次實驗的模擬過程，我一共遇到兩次報錯。第一次，“Periodiccellhasbecometoosmallfororiginalpatchgrid!,谷歌一番沒找至U滿意的解決方案，我重新做了一遍，沒有再出現(xiàn)這樣的錯誤，應該是第一次設的水盒子太小，后來我發(fā)現(xiàn)，這次氫原子都添加失敗了。第二次，這是發(fā)生在第二次模擬中，且只發(fā)生在第二次模擬中，ERROR:Atom1152velocityis3456.439104.56-7771.36(limitis10000)ERROR:Atom1158velocityis-40824.5-10835392300.4(limitis10000)ERROR:Atomsmovingtoofast;simulationhasbecomeu