[發(fā)明專利]一種利用計(jì)算機(jī)模擬蛋白質(zhì)相互作用的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710015493.6
• 申請(qǐng)日: 2007-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101051335A
• 公開(kāi)（公告）日: 2007-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 時(shí)永香;連鵬;張楠;劉潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王緒銀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用計(jì)算機(jī)模擬蛋白質(zhì)相互作用的方法，尤其涉及一種利用NAMD_2.6和VMD-1.8.5軟件研究蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄因子之間相互作用的方法。

背景技術(shù)

蛋白質(zhì)相互作用是生命活動(dòng)過(guò)程的關(guān)鍵步驟，如多轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)同調(diào)控、蛋白質(zhì)的折疊及酶的合成、分子識(shí)別及信號(hào)分子的轉(zhuǎn)導(dǎo)、免疫反應(yīng)等。常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法采用測(cè)定反應(yīng)平衡常數(shù)來(lái)檢測(cè)蛋白質(zhì)之間的結(jié)合強(qiáng)度，也可通過(guò)原子力顯微鏡，對(duì)單分子進(jìn)行操作，將蛋白質(zhì)彼此分開(kāi)為解離過(guò)程提供信息。但是無(wú)論是測(cè)定反應(yīng)平衡常數(shù)還是用原子力顯微鏡進(jìn)行操作都不能很好的揭示蛋白質(zhì)間的非鍵相互作用，而分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法可以彌補(bǔ)上述不足。不僅如此，通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬還能得到蛋白質(zhì)相互作用的具體過(guò)程(每個(gè)原子的運(yùn)動(dòng)軌跡)以及該過(guò)程中的許多重要的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。

自1977年McCammon?J.A.等首次用分子動(dòng)力學(xué)的方法研究蛋白質(zhì)至今，分子動(dòng)力學(xué)模擬的計(jì)算方法迅速發(fā)展，模擬的體系從最初的數(shù)百個(gè)原子幾皮秒的尺度到今天260多萬(wàn)個(gè)原子幾百個(gè)納秒的尺度，模擬的對(duì)象包括蛋白質(zhì)、DNA、RNA等。但是，這些分子動(dòng)力學(xué)模擬的過(guò)程大都是在大型計(jì)算機(jī)或者高性能計(jì)算中心完成的，而利用NAMD_2.6_Linux-i686計(jì)算軟件和VMD-1.8.5分析軟件在PC機(jī)上進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬，目前國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種利用NAMD_2.6_Linux-i686計(jì)算軟件和VMD-1.8.5分析軟件(http://www.ks.uiuc.edu/Research/namd/)在普通PC機(jī)上模擬蛋白質(zhì)相互作用的方法。

本發(fā)明所述的方法，按如下步驟進(jìn)行：

(1)從PDB數(shù)據(jù)庫(kù)獲得含有一條或多條肽鏈的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)；

(2)利用VMD-1.8.5軟件提取欲研究的目標(biāo)肽鏈，將其溶解到盛有0.9％?NaCl溶液的長(zhǎng)方體水箱(Water?Box)中，并且使其距離水箱各壁的最小距離為，得到肽-鹽溶液體系，將該體系制成含有非氫原子空間位置數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，命名為ionized.pdb，同時(shí)將該體系制成含有氫原子以及氫鍵參數(shù)的結(jié)構(gòu)，命名為ionized.psf；

(3)利用NAMD_2.6_Linux-i686軟件，采用Charmm27力場(chǎng)，用Steepest?Descent方法，在周期性邊界條件(Periodic?Boundary?Conditions?PBC)下對(duì)上述肽-鹽溶液體系進(jìn)行總時(shí)間長(zhǎng)度為20皮秒(ps)的能量最小化(Minimize)處理，在此過(guò)程中每2飛秒(fs)計(jì)算一次以各原子為球心、半徑為的球形空間內(nèi)的其它原子對(duì)該原子的范德華力，每4fs計(jì)算一次以各原子為球心、半徑為的球形空間內(nèi)的其它原子對(duì)該原子的電場(chǎng)力，計(jì)算完成后得到各原子的運(yùn)動(dòng)軌跡，命名為minimize.dcd；

(4)然后，固定肽鏈中的所有原子，采用與(3)中相同的力場(chǎng)、周期性邊界條件、范德華力和電場(chǎng)力計(jì)算方法，使用Langevin動(dòng)力學(xué)(Langevin?Dynamics)控溫方法加熱20ps的時(shí)間，結(jié)果體系逐漸升溫并穩(wěn)定到280-320K，得到該過(guò)程中各原子的運(yùn)動(dòng)軌跡，命名為heat.dcd；

(5)依次用100kcal/mol·、50kcal/mol·、20kcal/mol·和10kcal/mol·的和諧約束作用(Harmonic?Constraint)約束上述肽鏈，采用與(3)中相同的力場(chǎng)、周期性邊界條件、范德華力和電場(chǎng)力計(jì)算方法，使用Langevin動(dòng)力學(xué)(Langevin?Dynamics)控溫方法和Nose-Hoover?Langevin?piston控壓方法將溫度控制在300K，壓強(qiáng)控制在1atm，分別平衡體系20ps，依次分別得到各步中所有原子的運(yùn)動(dòng)軌跡，依次分別命名為equ100.dcd、equ50.dcd、equ20.dcd和equ10.dcd；

(6)去除(5)中對(duì)肽鏈的和諧約束，采用與(5)相同的力場(chǎng)、周期性邊界條件、范德華力和電場(chǎng)力計(jì)算方法、控溫控壓方法，將PME?grid(Particle?Mesh?Ewald?grid)邊長(zhǎng)設(shè)置為1±0.1，利用PME長(zhǎng)程電場(chǎng)力計(jì)算方法，固定體系中所有的氫氧鍵長(zhǎng)，對(duì)整個(gè)體系進(jìn)行2納秒(ns)的分子動(dòng)力學(xué)模擬，得到該過(guò)程中各原子的運(yùn)動(dòng)軌跡，命名為simulate.dcd；