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[综合交流] 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

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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。

天然低共熔溶剂-酶协同作用机制及其在脂氨基酸合成中的应用_年彬彬.pdf

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参见5.3.3和5.3.5部分

基于分子动力学的纤维素在氯化胆碱_尿素中的溶解行为模拟研究_覃星添.pdf

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