β-乳球蛋白二聚体结构变化的马尔科夫建模问题咨询

chuxuezhe

各位老师好：

课题研究加热条件下β-乳球蛋白二聚体转化及加热后结构变化。想采用以下步骤研究，不知道是否恰当：

（1）β-乳球蛋白二聚体常温条件下分子动力学模拟，聚类分析并筛选特征结构；
（2）对筛选结构在高温条件下进行多次/长时间模拟，采用pyEMMA进行马尔科夫模型分析，可以得到静态概率和动态网络路径分析结果；
（3）提取动态概率大的结构，分别在常温条件下进行多次/长时间动力学模拟，步骤2方式建模，再次得到静态概率和路径分析结果。
比较1和3得到的结构，拟得到加热过程中蛋白质结构转变路径，以及加热后蛋白质结构转变路径，寻找上述过程变化显著的结构或者氨基酸。

因为初学随机过程，有以下疑问：

（1）上述三个过程，每一个都可以看成是随机过程。但是要研究的一个常温-高温-常温过程，是否可以直接采用在mdp文件中设置，一次性跑完。然后重复多次采样（是不是满足随机过程）？
（2）采用交换副本动力学+马尔科夫建模，是不是要更加严谨？
（3）研究类似问题，是否有其他更加高效的方法？

谢谢各位老师批评指正。

Daniel_Arndt

关于你的第二个问题，似乎相关的文献不是特别多。做完replica exchange后，你得到的轨线，要么是原子坐标的变化连续而温度有突变，要么是温度相同但原子的坐标有骤然的变化（gromacs跑完后未做进一步处理的轨线就是这样）。你想对这样的轨线用马尔科夫建模的话，不是不可行，但你自己要自己花时间写代码，甚至可能还要推公式，从整体的时间成本角度来看，太不划算了。

gromacs跑完后想得到原子坐标的变化连续而温度有突变的轨线的话，得做demultiplex，要用到gromacs自带的demux.pl（demux.pl有个bug，在2019.4版中修复了，如果要跑replica exchange的话，建议用2019.6或2020.6，甚至更新的），这一步会产生replica_index.xvg和replica_temp.xvg文件。你如果要用gromacs跑replica exchange的话，上述步骤肯定要会。你可以根据replica_index.xvg文件和replica_temp.xvg文件写个脚本，把温度相同的轨线切分成每段内部原子坐标的变化都是连续的轨线，然后用马尔科夫建模。这么做，技术上可行，但有一点，任何一个东西换个温度都有一个“弛豫”的过程，这个过程显然会包含在跑出来的轨线中，而这个“弛豫”的过程对你关心的结果有没有影响、有多大影响，很难说，文献里都不一定找得到针对特定体系的详细的讨论。

我对蛋白二聚体一点也不熟。你最好自己搜搜看，之前的人做类似的体系时用的什么工具。我不建议在replica exchange后用马尔科夫建模。

八月的雨季

MSM一般用在平衡动力学上

XYT42

八月的雨季 发表于 2021-11-13 21:15
MSM一般用在平衡动力学上
您好，请问我使用常规分子动力学模拟的mdp文件，直接将模拟时间由100ns延长为1000ns，得到的平衡模拟轨迹可以用于马尔科夫链模型分析嘛？