AMBER分子动力学模拟技术

AMBER分子动力学程序包是加州圣弗兰西斯科大学(University of California San Francisco,UCSF)的Peter A Kollman和其同事编的,程序很全,现在已经发展到版本9.0。AMBER功能涵盖种类非常多的生物分子,包括蛋白、核算以及药物小分子。

以下是AMBER软件包中四个主要的大程序:

Leap:用于准备分子系统坐标和参数文件,有两个程序:

xleap:X-windows版本的leap,带GUI图形界面。

tleap:文本界面的Leap。

Antechamber:用于生成少见小分子力学参数文件的。有的时候一些小分子Leap程序不认识,需要加载其力学参数,这些力学参数文件就要antechamber生成。

Sander:MD数据产生程序,即MD模拟程序,被称做AMBER的大脑程序。

Ptraj:MD模拟轨迹分析程序。

课程主要知识点:

1 分子力学简介

1.1 分子力学的基本假设

1.2 分子力学的主要形式

2 分子力场

2.1 分子力场的简介

2.2 分子力场的原理

分子力场的分类及应用

1 LINUX 简介

1.1 用户属组及权限

1.2 目录文件属性

1.3 LINUX基础命令

1.4 LINUX环境变量

Shell常用命令练习

1 AMBER简介和安装

1.1 GCC简介及安装

1.2 Open MPI简介及安装

AMBER安装运行

1 模型文件的预处理

1.1 模型来源简介

蛋白文件简介

1 模型文件的预处理

1.1 蛋白预处理

小分子预处理

1.1 AMBER力场简介

1.2 拓扑文件、坐标文件简介

1.3 top、crd文件的生成

1.4 tleap模块的使用

案例实践:

HIV-1复合物的预处理

1 能量优化、分子动力学模拟

1.1 能量优化意义以及方法

1.2 模拟温度调节意义及方法

1.3 溶剂模型分类及选择

1.4 动力学模拟输入文件的编写

1.5 运行分子动力学模拟

1.6 输出内容解读

案例实践:

HIV-1复合体系能量优化、分子动力学模拟

1 焓变计算

1.1 实验数据分析及检索

1.2 MM/PBSA结合自由能计算原理

1.3 GB模型讲解及分类

1.4 焓变输入文件的编写

焓变结果解读

1 熵变计算

1.1 Nmode计算熵变原理

1.2 熵变输入文件的编写

1.3 焓变结果解读

实验值与理论值对照分析

案例实践:

HIV-1与抑制剂之间结合自由能计算

1 3D可视化分析

1.1 VMD安装和使用

1.2 Discovery Studio 安装和使用

Pymol 安装和使用

1 构象分析

1.1 RMSD分析

1.2 B-Factory 分析

RMSF分析

1.1 RG分析

1.2 二级结构分析

1.3 VMD动画展示

距离角度测量

1 能量分析

1.1 残基分解(相互作用分析)

1.2 丙氨酸扫描(寻找热点残基)

1.3 氢键网络(其它相互作用)

1 经典文献工作复现(请同学在课前自行下载仔细阅读)

1.1 Jianzhong Chen, Xingyu Wang, Laixue Pang, John Z H Zhang, Tong Zhu. Nucleic Acids Res., 47(13): 26 Pages 6618–6631.

DOI: 10.1093/nar/gkz499

(1) MM/GBSA结合自由能计算

(2) 相关性分析

(3) 相互作用能的提取与讨论

(4) 氢键网络分析

(5) RMSF分析热点残基和活跃结构区域

DCCP解析体系内部动力学特征

1.1 Fu, Tt., Tu, G., Ping, M. et al. Subtype-selective mechanisms of negative allosteric modulators binding to group I metabotropic glutamate receptors. Acta Pharmacol Sin (2020).

DOI: 10.1038/s41401-020-00541-z

(1) 分子对接技术

(2) MD模拟运动学

(3) NAMs与mGlu1和mGlu5结合的初始结合构象

(4) mGlu1-NAM配合物的相互作用及结合自由能分析

(5) NAM绑定mGlu1中的“热点”和“热点”残基分析

(6) mGlu5-NAM配合物的相互作用及结合自由能分析

(7) NAM–mGlu5共同识别机制分析

(8) 分子动力学模拟真实性检测

(9) mGlu1和mGlu5对NAMs的选择机制

(10) mGlu1和mGlu5中非保守残基的不同性质决定了NAMs的结合模式

(11) mGlu1和mGlu5中保守残基稳定NAMs结合模式的不同作用

双靶标抑制剂的结合机制

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