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分子动力学模拟服务

分子动力学模拟
Molecular Dynamics (MD) Simulation
分子动力学模拟

分子动力学(Molecular Dynamics,MD)模拟是一套分子模拟方法,是研究凝聚态系统的有力工具。通过分子动力学模拟,研究者得?#25945;?#31995;原子的运动轨迹,可观察到原子运动过程的各种微观细节。通过对研究体系的动态模拟,我们能够在分子水平上理解生物大分子的运动与生物功能、蛋白-小分子之间相互作用机理、纳米材料分子的自组装过程。分子动力学模拟是理论计算和实验方法的有力补充,广泛应用于物理、化学、材料科学和生物医药等领域。

在忽略原子核的量子效应和波恩-奥本海默(Born-Oppenheimer)绝热近似的前提下,分子动力学依靠牛顿力学来模拟分子体系的运动,在由分子体系的不同状态构成的系综中抽取样本,计算体系的热力学量和其他宏观性质。在分子动力学模拟中,?#35805;?#37319;用经验势代替原子间的相互作用势,如Lennard-Jones势、Mores势、EAM原子嵌入势、F-S多体势。然而采用经验势必然丢失了局域电子结构之间存在的强相互作用,及不能得到原子动力学过程中的电子性质。因此,近些年来,量子力学/分子力学(QM/MM)和量子力学/分子力学/分子动力学(QM/MM/MD)方法的发展,弥补了这一不足,并将研究领域进一步扩展到反应机理的研究。引入QM/MM后,能更深入地研究酶蛋白的催化机理、磷蛋白的诱导发光机理以?#26696;?#31181;质子转移和电荷转移反应过程。

我们采用分子动力学模拟方法进行以下多方面的研究

常规分子动力学模拟

  • 研究配体-受体复合物体系的相互作用机制:相互作用模式、诱?#35745;?#21512;效应、蛋白骨架运动;
  • 预测活性小分子的结合自由能(从而预测Ki、IC50),阐明机理或指导结构改造;
  • 优化蛋白结构,如对同源模建得到的结构进行结构优化。

其他高级方法

  • 膜蛋白分子动力学;
  • 拉伸分子动力学(SMD);
  • 副本交换分子动力学(REMD);
  • 靶向分子动力学(TMD);
  • 微动弹?#28304;∟EB)计算。

常见分析内容

  • 骨架波动:RMSD、RMSF;
  • 相互作用:氢键、盐桥、?#23884;取?#20108;面角、水合作用、相互作用谱;
  • 结合自由能:MM/PB(GB)SA;
  • 构象采样:聚类、PCA、简正模分析、二级结构分析、势能面扫描、优势构象识别;
  • 热点残基:丙氨酸扫描、能量分解。

QM/MMQM/MM/MD

  • 研究酶催化机理,常常包含过渡态历程;
  • 质子转移、电荷迁移反应过程;
  • 诱导发光机理。

分子动力学模拟的主要流程是:

分子动力学流程-1
  • 结构准备,包括生物大分子与小分子以?#26696;?#37238;、溶剂分子等结构处理;
  • 进行动力学模拟,包括能量优化、加热、平衡相和生产相;
  • 分析轨迹,包括RMSD/RMSF、氢键分析、聚类分析、PCA、结合自由能计算。

殷赋科技在分子动力学模拟方面有着相当丰富的实践经验和核心技术,为广大科研工作者提供了高效高质量的技术服务,欢迎垂询!


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