назад

1. Визуальный аналз моделирования самосборки липидного бислоя

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

Сделаем так, чтобы при переходе с одной стенки ячейки на другую, молекулы переносились полностью

 trjconv -f b_md.xtc -s b_md.tpr -o  b_pbc_2.pdb  -skip 20 -pbc mol 

Если включить анимацию в файле b_pbc_2.pdb , видно как из хаотично разбросааных молекл липидов образуется мицелла. Образование бислоя примерно начинается с модели номер 24, которой соответствует время 11500 фемтосекунд после начала моделирования.

2. Анализ результатов

• Силовое поле, используемое при построении топологии, - ffgmx.
• Размер и форма ячейки: прямоугольный параллелепипед со сторонами 6.26000, 4.44300 и 5.77800 нм.
• Минимизация энергии:
  • Алгоритм минимизации энергии:
    integrator = l-bfgs
  • Алгоритм расчёта электростатики:
    coulombtype = Cut-off
  • Алгоритм расчета Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий:
    vdw-type = Cut-off
• Модель, которой описывался растворитель: flexspc.
• Утряска растворителя:
  • Число шагов: 10000.
  • Длина шага: 0.001 пс.
  • Алгоритм расчёта электростатики:
    coulombtype = pme
  • Алгоритм расчета Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий:
    vdw-type = Cut-off
  • Алгоритм термостата:
    Tcoupl = Berendsen
  • Алгоритм баростата:
    Pcoupl = no
• Основной расчёт МД:
  • количество процессоров - 16.
  • Длина траектории: 50 нс.
  • Число шагов: 10000000.
  • Длина шага: 0.005 пс.
  • Алгоритм интегратора: md.
  • Алгоритм расчёта электростатики:
    coulombtype = pme
  • Алгоритм расчета Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий:
    vdw-type = Cut-off
  • Алгоритм термостата (контроль температуры "Velocity rescale"):
    Tcoupl = v-rescale
  • Алгоритм баростата:
    Pcoupl = Berendsen

3. Определим площадь, занимаемую одним липидом. Для этого получим размер ячейки из траектории:

  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, во второй - размер в нанометрах по оис X, в 3-ей - по Y, в 4-ой - по Z. Ось X - нормаль к поверхности бислоя.

Всего 64 молекл липида, в одном слое - 32. График зависимости X*Y/32 от времени представлен ниже:

Во время начала образования мицеллы площадь одного липида минимальна, затем мицелла немного растянулась и площадь, занимаемая липидом возросла.

4.Определите изменение гидрофобной и гидрофильной поверхности в ходе самосборки:

 g_sas -f b_md.xtc -s b_md.tpr -o sas_b.xvg 

Файл sas_b.xvg содержит данные о гидрофильных и гидрофобных поверхностях, доступных растворителю. Изменение гидрофильной (красная) и гидрофобной (синяя) поверхностей во время моделирования:

Для образования липидного бислоя главной движущей силой является уменьшение контакта гидрофобной части липида с растворителем. Как видно из рисунка уменьшается как гидрофильная так и гидрофобная поверхности, однако резкое уменьшение гидрофобной поверхности почему-то наблюдается почти сразу, еще до образования мицеллы.

5.Традиционной мерой оценки фазового состояния бифильных молекул является мера порядка. Для анализа нам понадобится индекс файл .

Для конца траектории:

  g_order -s b_md -f b_md.xtc -o  ord_end.xvg  -n sn1.ndx -b 45000 -d X 

Для начала траектории:

  g_order -s b_md -f b_md.xtc -o  ord_start.xvg  -n sn1.ndx -e 5000 -d X  

Как видно из графиков, и в начале и в конце моделирования, атомы, расположенные ближе к середине липида, менее подвижны, чем головки и хвосты липида. В конце моделирования, когда сформировалась мицелла, подвижность всех атомов в целом ниже, чем в начале моделирования.