• Создание ячейки с 64 липидами на основе одного липида

  genconf -f dppc.gro -o b_64.gro -nbox 4 4 4
  

  Сделаем небольшой отступ в ячейке от липидов, что бы добавить примерно 2500 молекул воды.
  editconf -f b_64.gro -o b_ec -d 0.5
  Проведём оптимизацию геометрии системы, что бы удалить "плохие" контакты молекул.
  grompp -f em -c b_ec -p b -o b_em -maxwarn 2
  mdrun -deffnm b_em -v

  Изменение максимальной силы в ходе оптимизации геометрии:
  начальное значение максимальной силы Fmax=1.401e+05, конечное - Fmax=6.454e+02.

  Добавим в ячейку молекулы воды типа spc.
  genbox -cp b_em -p b -cs spc216 -o b_s
  Проведём "утряску" воды:
  grompp -f pr -c b_s -p b -o b_pr -maxwarn 1
  mdrun -deffnm b_pr -v

  Изменение системы
  

  До утряски воды	После утряски воды

  
  Из рисунков видно, что после утряски воды система приняла т/д более выгодное состояние.

  Запуск основного моделирования на суперкомпьтере (ID=155319).
  mpirun -np 16 -maxtime 1200 /home/golovin/progs/bin/mdrun_mpi -deffnm b_md -v

• Анализ результатов моделирование самосборки липидного бислоя

      Силовое поле используемое при построении топологии: ffgmx.
      Заряд системы: 0.
      Размер и форму ячейки: параллелепипед 6.26×4.443×5.778.
      Минимизация энергии:
          Алогритм минимизации энергии: integrator = l-bfgs.
          Алгоритм расчёта электростатики и Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий: coulombtype = Cut-off. 
      Модель, которой описывался растворитель:implicit_solvent = no
      Утряска растворителя:
          Для биополимеров, укажите параметр который обуславливает неподвижность биополимера.
          Число шагов: 10000.
          Длина шага: 0.001 ps.
          Алгоритм расчёта электростатики и Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий: coulombtype = pme, vdw-type = Cut-off.
          Алгоритмы термостата и баростата: Tcoupl = Berendsen, Pcoupl = no. 
      Основной расчёт МД:
          Время моделирования, количество процессоров, эффективность маштабирования.
          Если моделирование окончилось с ошибкой, указать ошибку и вероятную причину.
          Длину траектории: 50000.
          Число шагов: 10000000.
          Длина шага: 0.005 ps.
          Алгоритм интегратора: integrator = md.
          Алгоритм расчёта электростатики и Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий: vdw-type = Cut-off.
          Алгоритмы термостата и баростата: Tcoupl = v-rescale, Pcoupl = Berendsen. 
  

  Визуальный анализ движений молекул
  trjconv -f b_md.xtc -s b_md.tpr -o b_pbc_1.pdb -skip 20
  
  Этот результат не устроил, т.к. в модели есть дополнительные связи.

  trjconv -f b_md.xtc -s b_md.tpr -o b_pbc_1.pdb -skip 20 -pbc mol
  

  Образование билипидного слоя
  

  Происходит в MODEL 87 в момент времени t=43000

  Зависимость изменения гидрофобной гидрофильной поверхностей, доступных растворителю от времени
  
  Гидрофобная и гидрофильная поверхности уменьшаются в процессе сборки слоя. После 20000 ps гидрофобная и гидрофильная поверхности почти не меняются - видимо, здесь собирается бислой.

  Определение площади, занимаемой одним липидом
  g_traj -f b_md.xtc -s b_md.tpr -ob box_1.xvg
  В файле box_1.xvg содержатся размеры ячейки. В первой колонке время в следющих трёх координатные оси. Определим, какая ось является нормалью к поверхности бислоя - ось Y. Построим зависимость площади по соотвествующим осям (не нормали к поверхности бислоя) от времени. Нормируем это значание на один липид в слое (в слое 32 липида, значит, S=X×Z÷32), площадь ~0,7 нм².

  

  Традиционной мерой оценки фазового состояния бифильных молекул является мера порядка.
  Для начала траектории
  g_order -s b_md -f b_md.xtc -o ord_start.xvg -n sn1.ndx -e 5000 -d y
  

  Для конца траектории
  g_order -s b_md -f b_md.xtc -o ord_end.xvg -n sn1.ndx -b 45000 -d y
  

  Похожие зависимости. Для начала траектории - большие колебания меры, к концу траетории мера порядка увеличивается плавно. Гидрофобный хвост более подвижный, чем гидрофильная голова.

Моделирование структур биополимеров