NAMD教學三：蛋白質溶劑化

1.3溶劑化蛋白質

現在，蛋白質需要被溶劑化，也就是說，放入水分子中，更接近

類似於細胞環境。你可以用兩種方法，放置泛素在：

1、水球除去真空之中，是非週期性邊界，為最小化和平衡做準備

2、水盒子，是周期性邊界，為最小化和平衡做準備。

1.3.1泛素放置於水分子球中

您將使用準備好的tcl腳本來創建水球。它被稱為wat_sphere.tcl，其位於1-1-build目錄中。該腳本的語法在附錄G中給出。

1、在VMD TkCon窗口中，鍵入以下命令：

Source wat_sphere.tcl

這就叫腳本，它將把泛素放在盡可能小的水球中，且完全浸沒蛋白質。

水球！如果有人想在真空中檢測水中的蛋白質，創造水球不是必要的步驟。然而，這是一個明智的選擇。如果使用水盒子，則最小化和平衡會導致盒子變形直到最可能的穩定形狀，最小化表面張力！在開始模擬之前創建球體可以減少實現平衡所需的時間並節省時間，節省計算付出。

2、 wat_sphere.tcl腳本的將輸出水球的中心和半徑。記下這些數字。稍後你需要這些數字。腳本將創建泛素在水球中的ubq_ws.pdb和ubq_ws.psf 的pdb和psf文件。他們會出現在你的1-1-build目錄。通過在終端中鍵入dir來檢查這一點。

3、導入psf文件。 ，在裡面VMD主窗口單擊File--New Molecule，瀏覽ubq_ws.psf並加載。

4、導入pdb文件。瀏覽ubq_wspdb並加載。你應該能看到你的泛素分子在一個美麗水球的中心。更改VMD中的表示將使您能夠看到它更好！ （ps：VMD教程中有）

5、使用VMD Main刪除分子。

1.3.2泛素放置於水分子盒中

1、在VMD主窗口中，單擊Extensions！蒂克康索。在VMD中。

你的VMD的TkCon窗口

package require solvate 調用solvate插件

solvate ubq.psf ubq.pdb -t 5 -o ubq_wb -t 加水 5是最遠原子離邊界5埃米 -o創建兩個文件，pdb和psf

package require solvate 命令加載solvate包，以便VMD可以調用它。

solvate包將蛋白質（在ubq.psf和ubq.pdb中描述）放入在一水盒裡。 -t選項創建水箱尺寸，在離最大的原子的每個方向上都有一層5埃米的水分子。

-o選項創建輸出文件ubq_ wb.pdb和ubq_wb.psf的泛素水盒。您還將獲得這些文件combine.pdb和combine.psf，可能會被刪除。它們是中間文件用來solvate程序將信息傳輸到VMD。

水箱的尺寸。創建的水箱對該研究有點小，特別是考慮到，本教學三中，你將拉動和解開的蛋白質。理想情況下，應該在足夠大的盒子里工作，如果使用周期邊界條件，蛋白質不應該與下一個胞元中的鏡像原子相互作用。週期性邊界條件將在第1.5節中解釋。此外，如果蛋白質被拉動，盒子應該很大足夠讓水仍能顯著浸沒蛋白質當它完全伸展時。

離子。離子應該放在水中，代表一個更典型的生物環境。如果研究的蛋白質帶過量電荷，離子是很需要的。在這種情況下，應該選擇一定數量的離子使系統中性。離子現在將屏蔽攜帶電荷的蛋白質區域，使整個系統更加穩定。它們應該放在勢能最小的區域，因為，無論如何，在模擬中，他們將被迫到這個區域。 psf文件包含每個原子的電荷，可用於測定全部或部分系統的電荷。

2、在VMD導入ubq_wb.psf，File-New molecule-Browser-Load。這將加載結構信息（psf文件）進入VMD。

3、在VMD導入ubq_wb.pbd。 File-New molecule-Browser-Load。在VMD顯示界面，檢查水盒是否包圍泛素蛋白質，自己證實下氫原子現在已經存在。

4、在VMD TkCon窗口中鍵入：

set everyone [atomselect top all]                     設置變量everyone，其為所有原子=水+蛋白質

measure minmax $everyone                            測量所有原子的坐標的最小值、最大值

這將分析系統中的所有原子，並給出蛋白質和水系統的X、Y、Z坐標的最小值、最大值。

5、這些值是相對於坐標係原點定義的，由初始pdb文件1UBQ.pdb設置。水盒的中心是通過計算坐標系三邊的中點來確定的。例如，如果x的最小值和最大值分別是10.44和51.12。盒子X坐標上的中心是（51.12+10.44）/2=30.78。或者，可以使用VMD中tcl腳本找到中心，通過鍵入

measure center $everyone

在VMD TkCon窗口中。確定你的水盒子的中心坐標，並記錄下這些數字。 （ps：後續的周期性邊界條件設置的時候要用。）

6、關閉VMD

現在你有了溶劑化泛素的pdb和psf文件以及蛋白質的力場參數文件，通常來說，你還需要一個NAMD配置文件能夠最小化和平衡你的泛素-水系統。下兩個部分，您將編輯提供給您的NAMD配置文件，使初學者了解它的功能。

最小化和平衡。最小化和平衡在執行的分子動力學力場時本質上是不同的。能量最小化是搜索分子能量勢阱的局部最小值。系統地改變原子位置和計算能量。平衡是分子動力學，即牛頓第二定律解決系統中的原子來操控軌跡。 ，在超過一定時間，平衡的實現取決於速度、壓力等在系統中的分佈情況。

（ps：能量最小化，勢能是坐標的函數，用數值分析的方法求最小勢能時的原子坐標，比如最速下降法。平衡時，分子動力學，本質是牛頓第二定律。）

7、在開始下一節之前，您必須複製必要的pdb和將psf文件放入common文件夾。我們會把文件存放在那裡，從一個目錄中訪問它們，因此我們不需要

保存多份副本。在終端窗口中，鍵入：

mkdir ../common

cp ubq.pdb ubq.psf ubq_w* ../common/