分子動(dòng)力學(xué)模擬

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       在忽略原子核的量子效應(yīng)和波恩-奧本海默（Born-Oppenheimer）絕熱近似的前提下，分子動(dòng)力學(xué)依靠牛頓力學(xué)來模擬分子體系的運(yùn)動(dòng)，在由分子體系的不同狀態(tài)構(gòu)成的系綜中抽取樣本，計(jì)算體系的熱力學(xué)量和其他宏觀性質(zhì)。在分子動(dòng)力學(xué)模擬中，一般采用經(jīng)驗(yàn)勢代替原子間的相互作用勢，如Lennard-Jones勢、Mores勢、EAM原子嵌入勢、F-S多體勢。然而采用經(jīng)驗(yàn)勢必然丟失了局域電子結(jié)構(gòu)之間存在的強(qiáng)相互作用，及不能得到原子動(dòng)力學(xué)過程中的電子性質(zhì)。因此，近些年來，量子力學(xué)/分子力學(xué)（QM/MM）和量子力學(xué)/分子力學(xué)/分子動(dòng)力學(xué)（QM/MM/MD）方法的發(fā)展，彌補(bǔ)了這一不足，并將研究領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)展到反應(yīng)機(jī)理的研究。引入QM/MM后，能更深入地研究酶蛋白的催化機(jī)理、磷蛋白的誘導(dǎo)發(fā)光機(jī)理以及各種質(zhì)子轉(zhuǎn)移和電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)過程。
我們采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法進(jìn)行以下多方面的研究：

常規(guī)分子動(dòng)力學(xué)模擬

• 研究配體-受體復(fù)合物體系的相互作用機(jī)制：相互作用模式、誘導(dǎo)契合效應(yīng)、蛋白骨架運(yùn)動(dòng)；
• 預(yù)測活性小分子的結(jié)合自由能（從而預(yù)測Ki、IC50），闡明機(jī)理或指導(dǎo)結(jié)構(gòu)改造；
• 優(yōu)化蛋白結(jié)構(gòu)，如對同源模建得到的結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

其他高級方法

• 膜蛋白分子動(dòng)力學(xué)；
• 拉伸分子動(dòng)力學(xué)（SMD）；
• 副本交換分子動(dòng)力學(xué)（REMD）；
• 靶向分子動(dòng)力學(xué)（TMD）；
• 微動(dòng)彈性帶（NEB）計(jì)算。

常見分析內(nèi)容

• 骨架波動(dòng)：RMSD、RMSF；
• 相互作用：氫鍵、鹽橋、角度、二面角、水合作用、相互作用譜；
• 結(jié)合自由能：MM/PB(GB)SA；
• 構(gòu)象采樣：聚類、PCA、簡正模分析、二級結(jié)構(gòu)分析、勢能面掃描、優(yōu)勢構(gòu)象識別；
• 熱點(diǎn)殘基：丙氨酸掃描、能量分解。

QM/MM和QM/MM/MD

• 研究酶催化機(jī)理，常常包含過渡態(tài)歷程；
• 質(zhì)子轉(zhuǎn)移、電荷遷移反應(yīng)過程；
• 誘導(dǎo)發(fā)光機(jī)理。

分子動(dòng)力學(xué)模擬的主要流程是：

• 結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備，包括生物大分子與小分子以及輔酶、溶劑分子等結(jié)構(gòu)處理；
• 進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模擬，包括能量優(yōu)化、加熱、平衡相和生產(chǎn)相；
• 分析軌跡，包括RMSD/RMSF、氫鍵分析、聚類分析、PCA、結(jié)合自由能計(jì)算。

殷賦科技在分子動(dòng)力學(xué)模擬方面有著相當(dāng)豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和核心技術(shù)，為廣大科研工作者提供了高效高質(zhì)量的技術(shù)服務(wù)，歡迎垂詢！