计算化学公社

标题: 求助关于低共熔溶剂参与反应的分子动力学模拟操作问题 [打印本页]

作者
Author: Amyluck 时间: 3 hour ago
标题: 求助关于低共熔溶剂参与反应的分子动力学模拟操作问题
实验内容：利用天然低共熔溶剂体系（NADES，即DES）下的酶促酯化脱酸方法，降低油脂中游离脂肪酸（FFA）的含量，达到脱酸的目的。主要反应为：FFA+甘油⇌TAG+DAG+MAG。本实验是低共熔溶剂（氯化胆碱-甘油、尿素-甘油、脯氨酸-甘油）和FFA在脂肪酶Novozym 435的催化下进行反应，也就是说低共熔溶剂既是反应介质又是反应物（其甘油组分参与反应），发现氯化胆碱-甘油的脱酸效果最好，希望用分子动力学模拟印证实验结果，主要是想研究在不同DES体系下FFA和甘油在酶催化下有什么不同，作用力表现等。
以下是我参考相关文献设计的分子动力学模拟的操作方案，请教大家有没有什么不合理的地方，或者需要补充的步骤，非常感谢

MD设计方案：
（1）pubchem下载尿素、甘油、脯氨酸、氯化胆碱小分子的3D结构，用Gaussian软件在b3lyp/6-311g(d,p)基组上进行结构和频率优化（opt+freq），结果经虚频为0和4个yes检验后，在同一级别进行单点能计算。用Multiwfn计算RESP电荷，之后sobtop生成拓扑文件（gro./itp./top），并将RESP电荷写入itp.中。
（2）CALB的结构来自RCSB Protein Data Bank数据库。下载后的CALB结构首先进行如下预处理：1）晶体中远离活性位点的两个配体糖分子，对酶的结构以及活性影响较小，因此被去除：2）保留晶体中CALB周围对结构稳定起到关键作用的92个重要的结晶水，并去除其余不重要的水分子；3）对活性位点的HIS 224进行质子化处理，使ND1原子被质子化，NE2原子保持非质子化状态。
（3）Packmol搭建初始结构。pdb.文件由高斯优化后转换格式产生。预处理后的脂肪酶分子被放入到周期性盒子中心，并在周围各增加1.0nm的真空层以防止镜像分子之间的相互作用。之后按照比例（1：2）添加NADESs来填充盒子。其中，氯离子和胆碱阳离子需要分别加入盒子中，因为在实际的DES中，氯离子以游离状态存在，将其单独插入盒子中有助于促进DES各组分的充分混合，从而使模拟贴近真实情况。（这里，有一个疑问，那优化结构的时候是把氯化胆碱拆开，氯离子和胆碱阳离子分别进行优化吗；需要添加溶剂模型吗，如果需要添加，是水还是甘油呢，可是实验配制DES的过程中没有加水）脂肪酶以及NADESs之间的相互作用势使用OPLS-AA力场表示。模拟过程中的积分步长设置为1fs，非键相互作用的截断半径设置为1.2nm。在x、y、z3个维度上均施加周期性边界条件。在能量最小化部分使用5000步最速下降以及5000步共轭梯度算法进行。CALB-NADESs溶剂体系首先在NVT下缓慢升温至353.15K，在此过程，为了防止由于温度变化导致的酶分子变性，使用谐振势能（1000 KJ/mol）对CLAB的主链碳原子进行位置限制，整个过程持续1000ps。随后，转换为NPT并使用parrinello-rahman方法控制体系压强为1个标准大气压。随后，对不同NADESs-CALB溶剂体系进行30 ns 的非限制性优化。模拟结束后，选取平衡后的轨迹进行RMSD，R(g)，RDF等参数的分析。

欢迎光临计算化学公社 (http://bbs.keinsci.com/)