AMBER分子动力学模拟之结果分析(突变型的能量计算,丙氨酸扫描)-- HIV蛋白酶-抑制剂复合物(5)

AMBER分子动力学模拟之结果分析(突变型的能量计算,丙氨酸扫描)-- HIV蛋白酶-抑制剂复合物(5)

丙氨酸扫描

在带电残基上引入一个或几个丙氨酸,观察这些改变对蛋白功能的影响。置换成丙氨酸,去除了侧链上的活性基团,换成了体积小、无其他官能团的甲基,同时对蛋白质结构的影响较小。若换成侧链更小的甘氨酸,因其a-碳没有手性,可能对蛋白结构有较大影响,一般不用(置换成Ala的原因:主要是Ala在二级结构中的结构能(conformational potency)高,Ala是Pa=1.42,另外经常用的还有Leu,pa=1.21,也就是所这两种氨基酸残基对二级结构的稳定性贡献更大,因此在二级结构中出现的几率更高)。

丙氨酸与其他氨基酸的不同就在于R基的不同(如下图所示),所以在进行丙氨酸扫描时,只需将原来氨基酸的R基信息进行修改即可替换为丙氨酸。
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轨迹文件`md.crd`
参数文件`mm_pbsa.in`
lig.top pro.top com.top
lig_mut.top  ## 不需要改变
pro_mut.top com_mut.top  ## 需要改变的

先回顾一下一开始的leap的过程(1hpv体系的处理过程)protein.pdb作为蛋白的输入文件,在leap之前进行预处理。

source leaprc.protein.ff14SB 
source leaprc.water.tip3p
source leaprc.gaff

loadamberparams ligand.frcmod
loadamberparams frcmod.ionsjc_tip3p

p = loadpdb protein.pdb
l = loadmol2 ligand.mol2
c = combine {p l}


savepdb p pro.pdb
savepdb l lig.pdb
savepdb c com.pdb
saveamberparm p pro.top pro.crd
saveamberparm l lig.top lig.crd
saveamberparm c com.top com.crd

charge c
addions c Cl- 0
addions c Na+ 0

savepdb c com_io.pdb
saveamberparm c com_io.top com_io.crd

solvateoct c TIP3PBOX 12.0



savepdb c pep.pdb
saveamberparm c pep.top pep.crd

quit


这里我们以第一个残基进行丙氨酸突变演示。保存一个protein_mut.pdb,即可产生lig_mut.top pro_mut.top com_mut.top三个文件。

AMBER丙氨酸扫描步骤

  1. 对protein mut.pdb文件在需要替换成丙氨酸的位置进行修改,只需将某残基的CACBN原子保留,其他的删除,并将残基名称改为ALA。经过leap后,原来的残基就被替换为丙氨酸,得到了突变后的top信息(lig_mut.toppro_mut.top com_mut.top)。
    vi protein_mut.pdb
    这是未修改的蛋白文件,现在我们需要把1号残基PRO突变为ALA
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    现在我们需要把1号残基PRO突变为ALA,只保留N,C,CA(氨基酸骨架原子)的原子坐标信息,删除其他原子,同时PRO修改为ALA
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    修改后的protein_mut.pdb
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    退出保存,然后

tleap -sf leap.in
此时生成的pro_mut.top lig_mut.top com_mut.top才是丙氨酸扫描需要的top文件

  1. 突变前的top文件com.top pro.top lig.top
  2. 轨迹文件md2.crd
  3. 在进行丙氨酸扫描计算时,需用到脚本mm_pbsa.in如下

提交丙氨酸扫描任务

vim tleap.in

&general
startframe=1,
endframe=1000,
interval=5,
verbose=1
/

&gb
saltcon=0.1
/

&pd
istrng=0.100
/

&alanine_sacnning
/
MMPBSA.py -O  -i tleap.in -cp com.top -rp pro.top -lp lig.top -y md2.crd  -mc com_mut.top -mr pro_mut.top & 

-cp 参考的未突变的complex的top
-rp 参考的未突变的蛋白的top
-lp 参考的未突变的配体的top
-y 参考的轨迹文件
-mc 参考的突变的complex的top
-mr 参考的突变的蛋白的top

最总结果

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生成的一系列文件中,FINAL_RESULTS_MMPBSA.dat是最终的统计结果
vim FINAL RESULTS MMPBSA.dat

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