Анализ молекулярной динамики биологических молекул в GROMACS

Анализ результатов моделирование ДНК формамиде

  • Силовое поле используемое при построении топологии - amber99sb.
  • Заряд системы -10 (обусловлен наличием 5 фосфатов в ДНК). Для нейтрализации системы внесла 10 положиетльных зарядов.
  • Размер и форму ячейки : почти куб с размерами 5.014*5.007*5.268 (nm) V= 132,254 nm^3 (из файла dna_ec.gro)
  • Минимизация энергии: (из файла dna_em.log)
    • Алогритм минимизации энергии. integrator=l-bfgs; steepest descent algoritm for energy minimization
    • Алгоритм расчёта электростатики и Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий. coulombtype= Cut-off (для электростатики); vdw-type = Cut-off
  • Утряска растворителя:
    • Для биополимеров параметр, обуславливающий неподвижность биополимера. -DPOSRES
    • Число шагов. 10000; total 1.0 ps.
    • 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 9 hours 17 minutes 41 seconds, количество процессоров 16, эффективность маштабирования.
    • Длину траектории 20 ns
    • Число шагов. = 10000000; total 1.0 ps.
    • Длина шага. = 0.002; ps
    • Алгоритм интегратора. = md
    • Алгоритм расчёта электростатики и Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий. coulombtype= pme; vdw-type = Cut-off
    • Алгоритмы термостата и баростата. Tcoupl= v-rescale; Pcoupl= Berendsen

      • При визуализации кажется, что цепи расходятся, но это не так: просто молекла выходит за границы ячейки и появляется с другой стороны. На 4-ом шаге происходит разрыв взаимодействия 6-ого остатка аденина (А цепь) и 7-ого остатка тимина ( В цепь). t=600 пс

      шаг 3                                                                                                          шаг 4

      Определение средне-квадратичного отколнения в ходе моделирования



      Первые явные изменения относительно начальной структуры происходят в районе 5 пс, т.е. в момент времении, соответствующий 17-33 моделям - происходят первые смещения нуклеотидов GC относительно друг-друга. Следующие значительные изменения в районе 14 ns - соответствуют модели 70, к которой 1 пара оснований выворачивается изнутри спирали ДНК наружу. Далее все структуры значительно отличаются от начальной, т.е. произошли значимые изменения в структуре исходной ДНК, которые не обращаются обратно в исходное положение.

      Если смотреть изменение структур относительно предыдущей (за 400 кадров до), то видно, что самые значительные изменения начинаются с 3 ns и постоянно продолжаются до 16 ns. Далее изменения становятся меньше, а вообще говоря, появляется разброс в их значении, т.е. струтура становится нестабильна, но происходят меньшие изменения. Это соответствует моделям после 70, в которых основные изменения - расхождение первой пары - уже произошли, а дальше не намного меняется лишь остов. Судя по тому, что значение отклонения не снижается до какого-то фонового значения, можно предположить, что и дальше должено происходить расплетение цепей.

      Зависимость гидрофобных и гидрофильных поверхностей



      Зеленый и красный - гидрофобная и гидрофильная посверхности соответственно Гидрофильная поверхность со временем немного увеличивается.

      Pасчёт количества образуемых водородных связей



      Количество водородных связей со временем уменьшается, что вполне логично, т.к. происходит плавление ДНК. Изначально их в GATCTA : 3*2(G&C)+2*4(A&T)=14
    •    

    © Алиса Муравьева. Все права защищены.