gromacs软件—关于蛋白/核酸体系分子动力学模拟弄懂班11月2日正式开课

文摘   2024-10-09 09:00   内蒙古  

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GROMACS(全称:GROningen MAchine for Chemical Simulations,格罗宁根化学模拟体系)是一套免费且开源的分子动力学模拟程序包,主要用来模拟研究蛋白质、脂质、核酸等生物分子的性质。它起初由荷兰格罗宁根大学生物化学系开发,目前由来自世界各地的大学和研究机构维护。
基于算法上的优化,GROMACS效率很高。并且,GROMACS使用编译安装以期望在特定处理器下达到最优化的运行效率。GROMACS使用命令行接口运转,使用文件输入输出,提供剩余时间估计(ETA)反馈,提供分子轨迹查看器及分子轨迹分析扩展包。此外,GROMACS支持多种力场,能并行运行,或使用MPI做集群计算。GROMACS使用PDB文件导入分子坐标信息。导入一个或多个(例如溶剂)分子坐标文件开始计算,程序间隔一段模拟时间取样输出轨迹文件,这些轨迹文件可用自带的工具或自行编程分析。

培训讲师


基础理论讲解:喵老师(中科院某所老师)
实战操作讲解:汪老师(中科院某所博士)
两位老师既懂实验又懂计算,专业生物医药计算方面工作者
课程管理服务:凯算计算-邱新龙

课程规划


1.分子动力学及GROMACS基础  (2课时,共6个小时)
分子动力学理论基础
  • 分子动力学模拟在生物医药研究中的应用;
  • 分子力场的基本概念、函数形式、常用力场及其应用范围;
  • 分子动力学算法介绍:能量极小化算法、积分运动方程算法、周期边界条件、非键相互作用、热浴、压浴、限制和约束等。


GROMACS基础
  • 分子结构坐标文件的介绍;
  • 拓扑文件、力场文件简介及编写;
  • 模拟运行文件介绍及常用参数设置;
  • 常用模拟指令介绍。

2.生物大分子(蛋白和核酸)模拟(3课时,共9个小时)
  • 蛋白及核酸生物化学基础; 
  • 生物大分子模拟基本流程:结构文件获取与检查,模拟体系的搭建、能量极小化、退火、平衡模拟、产生相模拟、轨迹结果分析;
  • 运行案例:常规溶液蛋白(结构文件修改、质子化状态确定、力场及水模型选择等)模拟、金属蛋白(特殊侧链修饰处理)模拟、DNA-G4及核酸适体(限制势使用)模拟;
  • 结果分析:RMSD、RMSF、Rg、氢键分析、构象聚类、RAMA-PLOT、自由能面绘制等;
  • VMD基础操作、轨迹结果分析及绘图。

3.生物大分子-配体复合物模拟(2课时,共6个小时)
  • 蛋白质-配体复合物模拟理论基础;
  • 蛋白-配体对接理论基础与简单对接案例;
  • 配体拓扑获取、模拟运行文件编写;
  • 运行案例:蛋白小分子复合物模拟,蛋白-磷酸化多肽模拟(非标准残基处理),RNA-多肽复合物模拟,核酸适体-小分子复合物模拟;
  • 结果分析:关键残基距离及角度分析、氢键网络、相互作用能计算、接触距离矩阵等;
  • 结合自由能介绍,MMGBSA计算结合自由能、残基能量分解等。

4.生物膜及膜蛋白模拟(1课时,共3个小时)
  • 膜蛋白基础介绍:磷脂、膜及膜蛋白结构基础,膜蛋白结构测定方法,常用生物膜力场等;
  • 常用的膜构建和蛋白嵌入方法;
  • PACKMOL和CHARMM-GUI使用基础;
  • 运行案例:混合膜结构构建与预平衡,抗病毒药物模拟与分析,跨膜蛋白复合物模拟与分析。

5.粗粒化模拟(1课时,共3个小时
  • 粗粒化力场基础知识(MARTINI及SIRAH力场为例);
  • 使用Martini力场创建粗粒化系统,进行短肽的自组装模拟及小分子-蛋白结合过程模拟;
  • 使用SIRAH力场创建并模拟环形双链核酸、膜蛋白的粗粒化系统;
  • 结果分析:短肽自组装的团簇分析、溶剂可及表面积(SASA)计算、粗粒化结构还原、蛋白-小分子结合过程分析等。

6.生物分子-材料界面行为模拟 (1课时,共3个小时
  • 生物功能材料模拟基础;
  • 材料拓扑文件构造(二氧化硅、FCC金属),体系搭建;
  • 运行案例:小分子影响蛋白质在二氧化硅表面吸附模拟,蛋白在金属表面行为模拟;
  • 结果分析:蛋白吸附行为分析,测量接触表面积、分析氢键、盐桥、相互作用能等。

部分内容展示


小分子对接体系

大环对接体系

核酸+多肽体系

膜蛋白嵌入体系

热力学循环--MMGBSA



课程时间


11月2日(周六)晚上19:00开始第一次课

11月3日(周日)下午14:00开始第二次课

之后每周六周日按此时间开课,共计五个周末(10次课)

每次课程共计3个小时,其中讲解部分占2.5小时

讨论答疑或简单练习部分占0.5小时

课程时间目前暂定,报名人数在10月20日前预报名人数低于12人将会延期

需要进行预报名人员

可添加微信19907095031(同电话)

进入预报名群内

报名费用于满员12人后开始缴纳

发票将会于培训课程第一周后1个星期内开出

报名费用:3000元(没有原价)


计算运维鸟
第一性原理、分子动力学计算学术交流与技术讨论;长期公布VASP,LAMMPS,MS(Castep/Dmol3/Forcite),CP2K,OPENMX等计算软件在Linux系统下的安装与使用技巧。
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