如何在蛋白水盒子中添加大量离子？

bingzan

      老师们好，我有蛋白A，需要模拟蛋白A在MgCl2溶液中的情况。我按照对应的实验文献中，算出1个蛋白A要对应20000个MgCl2，即20000个正二价镁离子、40000个负一价氯离子，由于蛋白A带19个正电，所以我的拓扑文件(system.top)中应包含1个蛋白A、20000个Mg、40019个Cl（合计60019个离子）。       请问：1.gmx genion是不是只能一个水分子换一个离子？
               2.由于gmx genion要用水分子替换，我发现需要建一个300*300*300的盒子，才能有足够的水分子用以替换。这么大的盒子模拟会非常慢，有没有别的办法，比如能让离子更紧凑的被添加？
               3.目前我使用的300*300*300的盒子，在能量最小化时，会报错(见log.txt)：“One or more water molecules can not be settled.Check for bad contacts and/or reduce the timestep if appropriate. Wrote pdb files with previous and current coordinates”。gromacs自动输出的pdb文件（例如step139c.pdb），我在vmd里面不知道应该怎么检查哪个水分子can't be settled，比较了几个输出的pdb，也确实没看出有任何变化。请问应该怎么办？

*加离子后的pdb文件system_water_ion.pdb和输出的step139c.pdb实在太大了，无法上传，请看百度云链接： 链接: https://pan.baidu.com/s/1JSSdJvUeYcp8YD_pzxoiZQ  密码: 7rsq

Frozen-Penguin

插入离子可以考虑用gmx insert-molecules，自己写一个只有一个原子的Mg和Cl的pdb文件，放到蛋白所在的盒子里。报错可能是因为离子太多了，猜想不一定对。

牧生

如2楼所说的那样，建立离子的pdb文件，使用packmol直接把期望数量的离子和蛋白一起放入盒子中。

bingzan

Frozen-Penguin 发表于 2022-8-1 13:41
插入离子可以考虑用gmx insert-molecules，自己写一个只有一个原子的Mg和Cl的pdb文件，放到蛋白所在的盒子 ...

谢谢！我用gmx insert-molecules成功建了10x10x10的盒子。但是能量最小化还是报错，依旧是water not settled，输出的pdb还是没有太大区别。 我试了增大盒子，没有解决，请问应该再做哪些尝试呢？

bingzan

牧生 发表于 2022-8-1 14:20
如2楼所说的那样，建立离子的pdb文件，使用packmol直接把期望数量的离子和蛋白一起放入盒子中。

谢谢！我成功建了10x10x10的盒子。但是能量最小化还是报错，依旧是water not settled，输出的pdb还是没有太大区别。 我试了增大盒子，没有解决，请问应该再做哪些尝试呢？

Frozen-Penguin

建议找一找有没有其他人做类似体系成功的例子，我个人的经验是加太多离子体系可能会变得不稳定，不过这只是我自己的感觉，不一定对。

bingzan

Frozen-Penguin 发表于 2022-8-1 18:36
建议找一找有没有其他人做类似体系成功的例子，我个人的经验是加太多离子体系可能会变得不稳定，不过这只是 ...

好的，我明白了。谢谢！！！

牧生

这一个蛋白就有1万多原子吗？

1. 我发现需要建一个300*300*300的盒子，才能有足够的水分子用以替换。

复制代码

  这个理解是不对的，你需要考虑的应该是浓度。如果仅仅是为了顺利用离子去替换“足够”水分子，而建立了如此巨大的盒子，那就错了。相比之下，考虑好实际想要模拟的浓度，手动计算好盒子的大小，然后使用packmol将蛋白和离子的pdb文件，和水分子一起放入一个大小合适的盒子中，然后再跑MD更合适。

比如

tolerance 2.0
output mix.pdb
filetype pdb

structure A.pdb
number 1
inside box 0. 0. 0. 300. 300. 300.
end structure
structure H2O.pdb
number 100000
inside box 0. 0. 0. 300. 300. 300.
end structure
structure MG.pdb
number 20000
inside box 0. 0. 0. 300. 300. 300.
end structure
structure CL.pdb
number 40019
inside box 0. 0. 0. 300. 300. 300.
end structure


特别提醒，以上的盒子尺寸和水分子数量，只是为了演示，你应该根据浓度计算多大的盒子，加入多少个水分子才能达到想要的浓度，如果实在拿不准，干脆直接建立一个很大的盒子，然后加入自己算出来的离子和水分子数量，然后跑一小段npt下让其自然收缩，达到合理的状态后，再正式跑MD


依次序进行include，如下的顺序
forcefield.itp
ago.itp
tip3p.itp
ions.itp

你的体系如此巨大，跑起来肯定会慢的让自己都没有耐心。

c00jsw00

packmol

bingzan

牧生 发表于 2022-8-1 18:58
这一个蛋白就有1万多原子吗？

   这个理解是不对的，你需要考虑的应该是浓度。如果仅仅是为了顺利用离子 ...

是的，这个蛋白很大。
您的指导非常有帮助，我明白问题了，谢谢！