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2024年3月30日发(作者：)
溶菌酶水溶液的简单分子动力学模拟教程
GROMACS是一个使用经典分子动力学理论研究蛋白质动力学的工具[1]。这个
软件包遵守GNU协议，因此可以免费从其主页（）上下
载。GROMACS可以在linux、unix和Windows上使用。
第一步 建立拓扑结构
本教程使用鸡蛋清溶菌酶（PDB code：1AK1）作为目标蛋白质。首先需要
从RCSB（/pdb/home/）网站下载其三维结构文件。然
后通过诸如SYBYL、Discovery Studio、VMD、Chimera和PyMOL等图形显示
软件分析其三维结构。根据模拟的需要去除或保留该文件中的结晶水分子。例如，
在研究蛋白质和配基之间的亲和作用时，结合在活性位点附近的水分子就必须保
留。但如果利用MD模拟研究蛋白质的构象转换时，蛋白质中的结晶水就可以
删除。删除PDB文件中分子可以利用简单的文本编辑软件如vi(Linux)、emacs
(Linux/Mac)和Notepad (Windows) 删除这些分子所对应的条目。例如，如果要删
除文件中高的结晶水就可以将PDB文件中的所有“HOH”残基删除。切记不要用
文字处理软件Word处理该文件。
在运行pdb2gmx程序之前，一定要检查pdb文件中的MISSING条目。这些
条目会标注出该晶体结构中缺失哪些原子或残基。这一步是必须做的，因为不完
全氨基酸残基或分子都会导致pdb2gmx命令的失败。这些遗失的原子或残基必
须利用其他的软件补充完整。但末端的遗失可能不会对动力学模拟的顺利进行造
成影响，但有可能会对结果有影响。此外，还要注意pdb2gmx程序并不是万能
的，它并不能为所有的分子建立拓扑结构，仅能对一些力场中定义好的分子才有
效，例如大部分蛋白质，核酸，还有一些辅因子如NAD、NADH 、ATP和ADP
等。此外，一些糖类（海藻糖等）的力场也都定义好，可以从力场文件中获得。
因此，如果目标蛋白质含有小分子配基的，在运行该软件之前就需要先用简单的
文本编辑软件将配基删除。最后除去结晶水和小分子配基，同时确保所有必需原
子存在，此时的PDB文件中只含蛋白质原子，现在可以运行pdb2gmx命令了。
常用pdb2gmx命令的详细参数：
pdb2gmx -f -o –p –ignh
此时程序会提示你选择力场（力场的选择类型与你安装的力场密切相关）：
Select the Force Field:
From '/usr/local/gromacs/share/gromacs/top':
1: AMBER03 force field (Duan et al., J. Comp. Chem. 24, 1999-2012, 2003)
2: AMBER94 force field (Cornell et al., JACS 117, 5179-5197, 1995)
3: AMBER96 force field (Kollman et al., Acc. Chem. Res. 29, 461-469, 1996)
4: AMBER99 force field (Wang et al., J. Comp. Chem. 21, 1049-1074, 2000)
5: AMBER99SB force field (Hornak et al., Proteins 65, 712-725, 2006)
6: AMBER99SB-ILDN force field (Lindorff-Larsen et al., Proteins 78, 1950-58,
2010)
7: AMBERGS force field (Garcia & Sanbonmatsu, PNAS 99, 2782-2787, 2002)
8: CHARMM27 all-atom force field (with CMAP) - version 2.0
9: GROMOS96 43a1 force field
10: GROMOS96 43a2 force field (improved alkane dihedrals)
11: GROMOS96 45a3 force field (Schuler JCC 2001 22 1205)
12: GROMOS96 53a5 force field (JCC 2004 vol 25 pag 1656)
13: GROMOS96 53a6 force field (JCC 2004 vol 25 pag 1656)
14: OPLS-AA/L all-atom force field (2001 aminoacid dihedrals)
15: [DEPRECATED] Encad all-atom force field, using full solvent charges
16: [DEPRECATED] Encad all-atom force field, using scaled-down vacuum charges
17: [DEPRECATED] Gromacs force field (see manual)
18: [DEPRECATED] Gromacs force field with hydrogens for NMR
力场中包含将写进拓扑文件中的所有信息，所以此选择非常重要，应仔细衡量每
个力场且选择与你的模拟情况最相符的力场。在此教程中，我们选择全原子的
OPLS力场，因此，选择14并回车。
此外，在pdb2gmx软件中还有很多其他操作参数可以选择：如
-ignh：在PDB文件中忽略非极性氢原子，尤其在处理利用核磁共振获得的三维
结构时尤其需要利用该参数；
-ter：交互指定N末端和C末端的带电情况；
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