必要なソフトウェア

• Ambertools
• GROMACS 2018
• Gaussian 09

リガンドの準備

リガンドへの水素付加

水素付加には、Gaussian、Ambertoolsのreduce、PyMolなど複数の方法が利用可能です。

reduce ligand.pdb > ligand_h.pdb

antechamberを使用したGaussian入力ファイルの生成

antechamber -i ligand_H.pdb -fi pdb -o ligand.gjf -fo gcrt -pf y -gm "%mem=10GB" -gn "%nproc=30" -nc 0 -gk "#HF/6-31G*SCF=tight Test Pop=MK iop(6/33=2) iop(6/42=6) iop(6/50=1) opt nosymm" -ge ligand.gesp -gv 1

Gaussian 09によるRESP電荷の計算

g09 < ligand.gjf > ligand.out

antechamberを使用したRESP電荷を含むリガンドパラメータファイルの取得

antechamber -i ligand.out -fi gout -c resp -o ligand_resp.mol2 -fo mol2 -pf y
parmchk -i ligand_resp.mol2 -f mol2 -o ligand.frcmod

リガンド力場パラメータファイルの生成

echo "source leaprc.gaff 
loadamberparams ligand.frcmod 
lig = loadmol2 ligand_resp.mol2 
check lig 
savepdb lig lig_amber.pdb
saveamberparm lig lig.prmtop lig.inpcrd 
quit" > tleap.in

tleap -s -f tleap.in

リガンド構造とトポロジーファイルのGROMACS形式への変換

acpype -p lig.prmtop -x lig.inpcrd -d

シミュレーション系の構築

タンパク質トポロジーファイルの生成

gmx_mpi pdb2gmx -f xxxx.pdb -o protein.pdb -p topol_protein << EOF
6
1
EOF

複合体構造ファイル(gro)の準備

sed -i 's/HOH/SOL/g' protein.pdb
grep -w ATOM protein.pdb | grep -vw SOL > complex.pdb
grep -w ATOM lig_amber.pdb >> complex.pdb
grep -w SOL protein.pdb >> complex.pdb
gmx_mpi editconf -f complex.pdb -resnr 1 -o complex.gro

複合体トポロジーファイル(top)の準備

sed -n '1,/forcefield.itp/p' topol_protein.top > topol.top 
sed -n '/atomtypes/,/moleculetype/p' lig_GMX.top | grep -v moleculetype >> topol.top
sed -n '/moleculetype/,/water topology/p' topol_protein.top | grep -vw water >> topol.top
sed -n '/moleculetype/,/system/p' lig_GMX.top | grep -v system >> topol.top
sed -n '/water topology/,$p' topol_protein.top | grep -vw SOL >> topol.top
echo "LIG   1" >> topol.top

ボックス構築、水の充填、系の電荷中和

gmx editconf -f complex.gro -box 4 -o boxed
gmx solvate -cp boxed -cs spc216 -o b4ion -p
gmx grompp -f em.mdp -p -c b4ion -o ions -maxwarn 1
echo SOL | gmx genion -s ions -p -o b4em -pname NA -pname CL -neutral

シミュレーションの実行

エネルギー最小化

gmx grompp -f em.mdp -p -c b4em -o em
gmx mdrun -v -ntomp 4 -deffnm em

NVT平衡化

gmx grompp -f nvt.mdp -p -c em -o nvt
gmx mdrun -v -ntomp 4 -deffnm nvt

NPT平衡化

gmx grompp -f npt.mdp -p -c nvt -o npt
gmx mdrun -v -ntomp 4 -deffnm npt

本計算

gmx grompp -f md.mdp -p -c npt -o md
gmx mdrun -v -ntomp 4 -deffnm md