MD_membrane.md

Simulações de Dinâmica Molecular de Proteínas em Membranas com Ligantes Utilizando GROMACS

Tutorial Dinâmica Molecular de Proteínas Associadas a Membranas em Complexo com Ligantes

Este documento descreve os passos necessários para realizar simulações de dinâmica molecular de membrana utilizando o software GROMACS, abrangendo as etapas de minimização de energia, equilíbrio, e produção, além de análises comuns.

Os arquivos de entrada são gerados a partir do CHARMM-GUI, que facilita a construção de sistemas proteína-ligante imersos em membranas lipídicas. O tempo de simulação da produção deverá ser modificado no arquivo step7_production.mdp. Para um simulação de 500ns, nsteps deve ser igual a 250000000.

Ou se preferir, faça a equação:

nsteps = tempo desejado (em ps) / dt (em ps)

​500 ns = 500.000 ps

dt = 0.002 ps

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Etapas da Simulação

1. Minimização de Energia

Execute o comando abaixo para realizar a minimização de energia:

gmx grompp -f step6.0_minimization.mdp -o step6.0_minimization.tpr -c step5_input.gro -r step5_input.gro -p topol.top -n index.ndx

gmx mdrun -nt 12 -v -deffnm step6.0_minimization &

2. Equilíbrio

Realize a etapa de equilíbrio (repetir o processo até step6.6):

gmx grompp -f step6.1_equilibration.mdp -o step6.1_equilibration.tpr -c step5_input.gro -r step5_input.gro -p topol.top -n index.ndx

gmx mdrun -nt 12 -v -deffnm step6.1_equilibration &

3. Produção

Produção utilizando GPU

gmx grompp -f step7_production.mdp -o step7_production.tpr -c step6.6_equilibration.gro -t step6.6_equilibration.cpt -p topol.top -n index.ndx

gmx mdrun -nt 12 -v -deffnm md_400 -cpi state.cpt -nb gpu -gpu_id 1 & -append

Produção sem GPU

gmx mdrun -nt 22 -v -deffnm step7_production &

Pós-processamento

1. Centralizar a Trajetória

Gere um arquivo centrado:

gmx trjconv -s step7_production.tpr -f md_400.xtc -o md_400_center.xtc -pbc mol -center

2. Gerar Index

Crie um arquivo de índices personalizado:

gmx make_ndx -f md_400.gro -o index.ndx

Para definir grupos específicos, use os comandos:

13 & ! a H*

name 32 UNL_Heavy

q

Análises

1. RMSD (Root Mean Square Deviation)

Para calcular o RMSD da proteína sozinha:

gmx rms -s step7_production.tpr -f md_400_center.xtc -o rmsd_protein.xvg -tu ns

Para calcular o RMSD do ligante utilizando o índice:

gmx rms -s step7_production.tpr -f md_400_center.xtc -n index.ndx -o rmsd_ligand.xvg -tu ns

2. RMSF (Root Mean Square Fluctuation)

Para calcular o RMSF por resíduo:

gmx rmsf -s step7_production.tpr -f md_400_center.xtc -o rmsf_protein.xvg -res

3. Ligações de Hidrogênio (H-Bond)

Calcule as ligações de hidrogênio:

gmx hbond -s step7_production.tpr -f md_400_center.xtc -n index.ndx -num hbond.xvg -b 0 -tu ns