Анализ результатов плавления пептида в формамиде

Подготовка входных файлов для моделирования

• Силовое поле используемое при построении топологии топологии - amber99sb
• Заряд системы - +8 (-1 суммарный заряд белка, +9 из-за 9 ионов Na⁺ см. предыдущий практикум)
• Размер и форму ячейки - параллелепипед со сторонами 5.065nm x 4.670nm x 4.221nm
• Минимизация энергии:
  • Алогритм минимизации энергии - l-bfgs, метод наискорейшего спуска
  • Алгоритм расчета электростатики - Cut-off
  • Алгоритм расчета Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий - Cut-off
• Модель, которой описывался растворитель - нет модели
• Утряска растворителя:
  • Параметр который обуславливает неподвижность биополимера - -DPOSRES
  • Число шагов - 10000
  • Длина шага - 0.001 ps
  • Алгоритм расчета электростатики - PME
  • Алгоритм расчета Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий - Cut-off
  • Алгоритмы термостата - Berendsen
  • Алгоритмы баростата - None
• Основной расчет МД:
  • Время моделирования - 7 h 13 m 25 s
  • Количество процессоров - 16
  • Эффективность маштабирования - 100.0%
  • Моделирование окончилось без ошибок
  • Длина траектории - 20 ns
  • Число шагов - 10000000
  • Длина шага - 0.002 ps
  • Алгоритм интегратора - md
  • Алгоритм расчета электростатики - PME
  • Алгоритм расчета Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий - Cut-off
  • Алгоритмы термостата - "Velocity rescale"
  • Алгоритмы баростата - Berendsen

Визуальный анализ

С помощью trjconv получил pdb файл, содержащий 101 состояние пептида. Расплетение α-спирали с одного конца начинается с первых (MODEL 2-3) состояний, к 69 модели (t=13800.00000) структура пептида имеет мало общего с α-спиралью.

Относительное отклонение

С помощью g_rms определил средне-квадратичное отколнение в ходе моделирования. Сначала расчитал отклонение в ходе симуляции относительно стартовой структуры (файл), потом относительно каждой предыдущей структуры на растоянии 400 кадров (файл).

Изменение средне-квадратичного отколнения в ходе моделирования

На графике видно, что в ходе моделирования увеличивается средне-квадратичное отколнение от начальной структуры, значит происходит изменение структуры пептида, отклонение относительно каждой предыдущей структуры на растоянии 400 кадров сначала увеличивается (где-то до 5000 кадра), а потом уменьшается до приблизительно 8000 и опять слегка увеличивается и более менее стабилизируется (где-то около 14000 кадра). Это говорит о том, что сначала произошел достаточно резкий переход - разрушение α-спирали, потом пептид свернулся в более или менее стабильную структуру, которая уже не так сильно менялась в ходе моделирования. Поэтому можно сказать, что α-спираль разрушилась примерно к 8000 кадру, что соответствует ~ 40 состоянию из pdb файла.

Изменение гидрофобной и гидрофильной поверхности

С помощью g_sas определил изменение площади гидрофобной и гидрофильной поверхности в ходе моделирования. (файл)

Изменение площади гидрофобной и гидрофильной поверхности

На графиках видно, что слегка увеличивается доля гидрофильной поверхности во время моделирования, поэтому можно сказать, что изменения структуры пептида могут быть вызваны большей полярностью формамида по сравнению с водой. На графике изменения площади поверхности можно увидеть некоторый пик на обоих кривых в районе 5000 кадра, согласно предыдущему пункту это момент наиболее интенсивного изменения структуры, которое получается сопровождалось увеличением площади поверхности, доступной растворителю.

Водородные связи

С помощью g_hbond оценил изменение количества водородных связей внутри белка (файл) и между белком и растворителем (файл).

Изменение количества водородных связей

На графиках видно уменьшение водороных связей пептид-пептид и увеличение связей с растворителем опять в районе 5000 кадра. Это еще раз подтверждает, что примерно через 5 нс после начала моделирования произошло основное изменение структуры пептида, которое было вызвано образованием водородных всязей между пептидом и более полярным (чем вода) растворителем и сопровождалось увеличением доли гидрофильной поверхности.

Разрушение вторичной структуры

С помощью do_dssp проанализировал изменение вторичной структуры во время моделирования. (файл .eps)

На схеме видно, что в районе 5 нс после начала моделирования, полностью исчезли участки с вторичной структурой в виде α-спирали, правда потом они опять появились и окончательно исчезли только через ~1.8 нс после начала моделирования.

2011 ^©