本帖最后由 casea 于 2023-3-3 13:24 编辑
本文使用的脚本（.ipynb可以使用jupyter打开，更加方便操作）：
之前学过一段时间的openmm，也翻译了openmm的手册OpenMM官方文档中文版。但是一直苦于如何模拟蛋白-配体体系。蛋白-配体体系的模拟难点在于配体的力场文件的构建。OpenMM自带了蛋白的力场参数信息，而像配体分子这样的非标准残基则需要自己手动构建。虽然可以使用openmmforcefield手动生成残基参数，但是不太优雅。 笔者日常使用的模拟软件为gromacs，对于小分子力场参数的构建，之前一直使用acpype，后来使用的是卢天老师开发的Sobtop。它们均可以生成配体itp文件，因此就在想是否能够通过python脚本将itp文件转化为openmm支持的xml力场文件，并将此用于openmm 蛋白配体体系的模拟中。 环境： 文件： - 蛋白pdb文件
- 配体gro文件
- 配体itp和top文件（acpype或sobtop生成）
- itp2xml.py （文末和github提供）
- simulation.py
- 以上文件必须放在同一文件夹下
文中所用的python代码均可以在我的Github仓库中获取。 对于xml文件的生成，笔者没有过于深入的研究，因此xml文件可能会出现不合理之处。 笔者在个人案例测试中能够顺利通过
itp2xml 说干就干，分析openmm xml文件可以发现，该力场文件的根标签为ForceField，其下又包含Info、AtomTypes、Residues、HarmonicBondForce、HarmonicAngleForce、PeriodicTorsionForce、NonbondedForce。 Info：记录了常见力场的信息 AtomTypes：记录了原子的类型、质量、命名 Residues：记录残基中原子的电荷、名称、类型，以及成键原子 HarmonicBondForce：记录键约束信息 HarmonicAngleForce：记录角约束信息 PeriodicTorsionForce：记录二面角约束信息 NonbondedForce：记录原子非键参数信息 有了上述信息，就可以使用python脚本从itp文件中提取信息，并生成xml文件。 该脚本名为itp2xml.py，可以在文末或者github仓库获取。 使用方法： - python itp2xml.py xxx.itp xxx.xml
其中xxx.itp为gromacs力场文件，xxx.xml为指定的生成xml文件名。
simulation 在生成openmm支持的配体力场文件之后，我们便可以使用openmm进行模拟。 openmm运行时首先需要安装openmm（这是前提）。其次需要提供配体的gro、top、itp文件，蛋白的pdb文件，以及上一步生成的xml文件。 需要注意的是，提供的配体pdb坐标文件为对接之后的，即配体处于蛋白的活性口袋内。 模拟使用simulation.py文件，第一次运行时需要在文件开头修改使用的文件名以及模拟的参数。
该脚本会对蛋白进行残基补全、去除非标准残基、重新加氢等预处理操作，之后将蛋白和配体结合，并对体系溶剂化和平衡电荷。 这里有一个小tricks，对于配体来说，pdb文件需要有成键关系，否则读取时会报错。因此，先使用openmm对配体做了能量最小化，之后保存为pdb文件。 体系准备好之后就可以进行能量最小化，预平衡和成品模拟。
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发表于 Post on 2023-3-3 13:23:38
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