这种情况可以用Targeted MD吗？

霜晨月

我在做一个蛋白质的 open-close 构象转换。正常情况下，这个蛋白的loop是close状态（inactive）；一旦上面的两个残基突变了，loop就会保持在open状态，蛋白就被激活了。
我先做了传统的unbiased MD，想看看能否观察到自然的open-close转换；用Gromacs做到了微秒级，不管从open还是从close状态起始，都采集不到这样的构象转换，loop最多只能打开到一定幅度，然后就不再打开，或者又闭合回去了。
想请教大家，这种情况可以用Targeted MD吗？TMD应该很好实现，不过，结果该怎么分析呢？（我做unbiased MD的思路是：采集到体系在open-close两种状态之间的分布概率，作出Free energy landscape，比较突变/WT两个蛋白的构象分布差异。TMD的话该怎么分析呢？）
谢谢指教

fantasticqhl

对于这个问题， 用传统的MD是很难跨越这个energy barrier的，你可以试试Hamiltonian REMD， 一般就可以同时sample到open与close的state， 但是从中得到的free energy profile是不准的，如果要得到更准确的free energy profile， 可以考虑umbrella sampling或者metadynamics。

霜晨月

谢谢，看来先做TMD接着做Umbrella sampling应该比较合适吧？

不过我还有个疑问：Reaction coordinate（反应坐标？）怎么确定呢？用TMD的话，这个loop是从close状态直接被拉到open状态；但这个直线变化过程就是reaction coordinate吗？我是说，实际过程中，loop不见得是沿这个直线方向变过去的，很可能是摆动成大弧形或走其他路线。

fhh2626

TMD不好，楼上推荐的是广义系综这一类方法。通过非波尔兹曼模拟来得到CMD通常不能达到的相空间部分，其实就可以当作速度更快的平衡模拟来理解。
除了REMD以外，你也可以用aMD或者GaMD。
可以通过分析模拟得到的轨迹来确定反应坐标。也许是一个角度，也许是更加复杂的式子（比如RMSD的线性组合）

霜晨月

fhh2626 发表于 2017-2-14 22:27
TMD不好，楼上推荐的是广义系综这一类方法。通过非波尔兹曼模拟来得到CMD通常不能达到的相空间部分，其实就 ...

谢谢，我去了解一下这些广义系综方法。（以前只做过传统MD；SMD、TMD、umbrella samping之类随手玩过，但没发过文章，这些广义系综方法更不熟悉了。）

在Research Gate上面看到一个跟我的情况差不多的提问，有人这样建议选择reaction coordinate：
It is indeed easily possible to do this in Gromacs with essential dynamics.
Put open and closed configuration into one pdb file and make a PCA with
g_covar. This will give you exactly one eigenvector that connects open and
closed state. Then call make_edi to generate an input file for essential
dynamics. Choose the "radcon" option with your target configuration as
reference. Then start mdrun as usual but with an additional -ei argument.
See make_edi -h and mdrun -h for details. Hope that helps.
请您帮忙看看这样选择反应坐标合理吗？道理何在？多谢

agent99

霜晨月 发表于 2017-2-14 22:52
谢谢，我去了解一下这些广义系综方法。（以前只做过传统MD；SMD、TMD、umbrella samping之类随手玩过，但 ...

如果PCA得到的主成分很明显来自某个几何自由度，那么选择就很多，umbrella sampling，Hamiltonian-REMD之类都可以用。否则的话，似乎只能如他所说用GMX里的essential dynamics了。个人没用过GMX，不知这个方法是否靠谱。

j加速度123

请问你最终采用什么办法来计算蛋白从close状态到OPEN的状态，以及他们的能量变化，我能不能参考你的输入文件呀？

霜晨月

j加速度123 发表于 2018-9-27 23:10
请问你最终采用什么办法来计算蛋白从close状态到OPEN的状态，以及他们的能量变化，我能不能参考你的输入文 ...

我用的是metadynamics，做出自由能面图。
关键是要选择恰当的CV，我用的CV是自己定义的。不同的体系，CV的选择不同，我的输入文件可能没有多大参考价值。
另外我也尝试了umbrella sampling。

tanshy

请问楼主试过用AMD算蛋白从close状态到OPEN的状态吗？新手一枚，也想做这方面，但感觉meta选择CV可能要试比较久，想先用AMD方法尝试下，不知可否？

tienan0412

霜晨月 发表于 2017-2-14 21:47
谢谢，看来先做TMD接着做Umbrella sampling应该比较合适吧？

不过我还有个疑问：Reaction coordinate（ ...

请问，有什么通用的判据能够证明蛋白是处于close态还是open态呢？谢谢您。

SiqiLee

tienan0412 发表于 2024-7-1 11:15
请问，有什么通用的判据能够证明蛋白是处于close态还是open态呢？谢谢您。

文献报道，描述了某蛋白的close态或者open态，哪些残基怎样变化到哪里的用来定性判断。如果有晶体结构就可以直接比较。

MilesYYh

agent99 发表于 2017-2-15 00:58
如果PCA得到的主成分很明显来自某个几何自由度，那么选择就很多，umbrella sampling，Hamiltonian-REMD之 ...

您好，想请教下您这里说的 “PCA得到的主成分很明显来自某个几何自由度”这个是怎么看出来的呢，是将PC1投影得到轨迹，然后去可视化呈现中看出来的吗？