以GROMACS跑温度400K下蛋白质，最终轨迹结构更“聚拢”，请问合理吗？是否已unfold？

papercup

如题，请教各位老师们高手们。

我想从MD的角度，预测某个蛋白是否耐高温。目前先用GROMACS做了以下事情：
A、修改常见成品MD的.mdp。tc-grps设为Protein与Non-Protein，pcoupl改为Berendsen。
B、annealing相关，两annealing组设置均为，先以2ns从0K升温到300K，保持4ns的300K，再用2ns升到某个高温（比如400K），总共跑100ns。
C、前面设置（能量最小化和NPT）均不变。

我最初以为，高温下原子速度变快，蛋白质最后看上去会“散架”。
但出乎意料地，可视化查看400K轨迹，蛋白质结构确实明显改变了，但并不是散开来，看上去是更加地紧紧聚在一起。
原本backbone围出了一个很大的空隙，400K跑到最后空隙都没有了；而300K跑的轨迹这些空隙最后都还是在的。



所以想请教三个问题：
1、用GROMACS模拟高温下蛋白质，最终出现蛋白质更“聚拢”的轨迹，这是合理的结果吗？
因为GROMACS并不能模拟出蛋白质断键，而且至少h-bonds是constraints，所以我想即使设置为400K，蛋白质也不可能出现断成多个氨基酸链的轨迹，但不知这种聚拢的轨迹是否是常见/合理的呢？现实中也会出现这样的轨迹吗？

2、有没有哪个定量的指标，能用来评价蛋白质（因高温）结构被破坏，发生unfold的程度呢？
例如，我搜索后看到这篇文章说RMSD来评价效果不佳，推荐用Q value。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/pro.3546
那么我就计算聚拢轨迹的Q value，如果较差，我就认为蛋白质发生unfold，结构已被破坏，这样对吗？

3、GROMACS不会断键，又有h-bonds的constraints，所以其实无形中protein melting temperature提高了，即使设置的模拟温度高于实验测得的protein melting temperature（比如说400K，这个其实已经比正常的protein melting temperature高出好多了吧。。），蛋白质结构可能也不会明显破坏，这个说法对吗？

sobereva

1 没有必然的异常。高温下二级结构被破坏，导致原有的形态撑不住，进而坍塌到一起，很正常的事。如果真想看到散掉，需要更高的温度破坏链之间的相互作用

3 400K远远达不到令一般共价键断裂的温度。蛋白质的变性也不是化学键断裂导致的。

papercup

sobereva 发表于 2023-4-1 09:59
1 没有必然的异常。高温下二级结构被破坏，导致原有的形态撑不住，进而坍塌到一起，很正常的事。如果真想看 ...

感谢sob老师解答。

之前在论坛搜索时能搜到annealing如何设置，但没看到大家提起过400K下蛋白质究竟会如何动，所以看到坍塌的轨迹非常疑惑。

周末时我也按这个帖子的做法：
http://bbs.keinsci.com/thread-18605-1-1.html
把constraints = h-bonds
改为constraints = none
重新跑了一下。

刚才跑完看了下轨迹，还是坍塌到了一起，那看来高温下这个蛋白质的轨迹应该就是如此了。