使用MolAICal基于NAMD模拟结果计算小分子和蛋白MM/GBSA的教程

MolAICal

使用MolAICal基于NAMD模拟结果计算小分子和蛋白MM/GBSA的教程

更多教程（含英文教程）请见如下：

MolAICal官方主页：https://molaical.github.io

MolAICal 文章介绍：https://doi.org/10.1093/bib/bbaa161

MolAICal中文博客：https://molaical.github.io/cntutorial.html

MolAICal blogspot：https://qblab.blogspot.com

1.简介

在本教程中介绍了基于NAMD的分子动力学模拟结果，使用MolAICal计算小分子和Mpro蛋白受体MM/GBSA的方法。本教程只是一个简单演示。为了节省运行及存储空间，本教程仅选择了Mpro复合物分子动力学模拟的25帧用于计算。

2.工具

2.1. 所需软件下载地址

1)MolAICal : https://molaical.github.io

2)NAMD: https://www.ks.uiuc.edu/Research/namd/

2.2. 操作示例文件

所有用到的操作教程文件均可在下面的网站下载：

https://github.com/MolAICal/tutorials/tree/master/004-MMGBSA

3.操作流程

转到以下目录：

#>cd 004-MMGBSA

3.1. 提取蛋白与配体复合物的轨迹文件

1. #> vmd -dispdev text -psf "mpro.psf" -e stripDCD.vmd -args protein,or,resname,LIG "mpro.dcd"  "complex" mpro.psf mpro.pdb

复制代码

-args: 其用法类似VMD软件中的“atomselect”命令，比如"atomselect top protein or resname LIG"，此处逗号"," 代表空格。

执行上述命令后生成complex.psf,complex.pdb 和 complex.dcd文件。将“GBIS” 和“sasa”参数设置为on。打开并按照下文内容修改“complex.conf”文件：

--------------------------------------------------------------------------

structure          complex.psf

coordinates        complex.pdb

outputName         complex

paraTypeCharmm      on

parameters          par_all36_prot.prm

parameters          par_all36_cgenff.prm

parameters          ligand.str

parameters          toppar_water_ions.str

coorfileopen dcd complex.dcd

--------------------------------------------------------------------------

本教程中命令在CPU上运行。你可以选择GPU进行运算。在Linux系统下运行NAMD命令，如下：

1. #> namd2 +p3 complex.conf >& complex.log &

复制代码

其中符号“&”代表程序在Linux系统中进行后台运行，如果你使用的是Windows操作系统，请不要用“&”，例如，命令换成这样：

1. #> namd2 +p3 complex.conf > complex.log

复制代码

3.2. 仅提取蛋白的轨迹文件：

1. #> vmd -dispdev text -psf "mpro.psf" -e stripDCD.vmd -args protein "mpro.dcd" "protein" mpro.psf mpro.pdb

复制代码

上述命令会生成 protein.psf,protein.pdb和protein.dcd。打开“protein.conf”，参考 “complex.conf”修改相关参数。

本教程中命令在CPU上运行。你可以选择GPU进行运算。在Linux系统下运行NAMD命令，如下：

1. #> namd2 +p3 protein.conf >& protein.log &  

复制代码

3.3. 仅提取配体的轨迹文件：

1. #> vmd -dispdev text -psf "mpro.psf" -e stripDCD.vmd -args resname,LIG "mpro.dcd" "ligand" mpro.psf mpro.pdb

复制代码

上述命令会生成 ligand.psf,ligand.pdb和ligand.dcd。打开“ligand.conf”，参考 “complex.conf”修改相关参数。

本教程中命令在CPU上运行。你可以选择GPU进行运算。在Linux系统下运行NAMD命令，如下：

1. #> namd2 +p3 ligand.conf >& ligand.log &   

复制代码

4. 用MolAICal计算MM/GBSA

1. #> molaical.exe -mmgbsa -c complex.log -r protein.log -l ligand.log

复制代码

输出结果中给出下文所示的结合自由能△G：

--------------------------------------------------------------------------

deltaE(internal): -4.0000007572871255E-6

deltaE(electrostatic) + deltaG(sol): 7.702936000001536

deltaE(VDW) + deltaG(sol): -44.43611599999989

delta G binding: -36.73318399999911

--------------------------------------------------------------------------

fhh2626

你这个不就是读了一下NAMD log里面输出的能量。。。另外NAMD的隐性溶剂应该是不能用GPU加速的
如果能在程序中直接调用NAMD引擎计算单帧MMGBSA，或者利用单帧MMGBSA的结果进行docking就很棒了

MolAICal

fhh2626 发表于 2020-8-13 14:01
你这个不就是读了一下NAMD log里面输出的能量。。。另外NAMD的隐性溶剂应该是不能用GPU加速的
如果能在程 ...

是的，这是三轨迹算法，不过求的是平均值。。每帧dock，可以写namd的tcl脚本，应该没问题的。。

yl233

请问这个办法可以像amber那样，做残基能量拆解吗？

MolAICal

yl233 发表于 2021-4-13 16:41
请问这个办法可以像amber那样，做残基能量拆解吗？

可以的，在https://molaical.github.io/看最新更新的教程，

Dolantin

请问下您，NAMD可以用来探究pH值对有机反应的影响吗？是有机小分子在水溶液中的反应

MolAICal

Dolantin 发表于 2023-11-19 16:01
请问下您，NAMD可以用来探究pH值对有机反应的影响吗？是有机小分子在水溶液中的反应

这个你要学一下namd中的QM/MM模块

Dolantin

MolAICal 发表于 2023-12-13 15:23
这个你要学一下namd中的QM/MM模块

好嘞，谢谢您啦！

Dolantin

MolAICal 发表于 2023-12-13 15:23
这个你要学一下namd中的QM/MM模块

我看了下官网介绍，这个软件需要用到力场，应该不适用于 孤立有机小分子体系的反应吧

MolAICal

Dolantin 发表于 2023-12-14 16:03
我看了下官网介绍，这个软件需要用到力场，应该不适用于 孤立有机小分子体系的反应吧

适合的，如果溶剂是水很简单，如果是其他溶剂分子，你直接用力场建就可以了，然后反应那一块用QM算，其余的可以用MM算。