Практикум №7. Моделирование самосборки липидного бислоя

На основе одного липида была создана и преобразована в формат PDB ячейка с 64 липидами:

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

Рисунок 1. Ячейка с 64 липидами.

Координаты липидов в ячейке были изменены так, чтобы от липидов был отступ 0.5 нанометра:

editconf -f b_64.gro -o b_ec -d 0.5

Файлы mdp, gro и top были проверены и объединены в файл trp для молекулярно-механического движка:

grompp -f em -c b_ec -p b -o b_em -maxwarn 1

Была проведена оптимизация геометрии системы:

mdrun -deffnm b_em -v

В результате оптимизации геометрии системы потенциальная энергия уменьшилась на 2 порядка, а максимальная сила уменьшилась на 3 порядка:

Step=    0, Dmax= 2.0e-02 nm, Epot=  4.74007e+05 Fmax= 4.37970e+05, atom= 1842
Step=   50, Dmax= 1.6e-06 nm, Epot=  3.20591e+03 Fmax= 6.19379e+02, atom= 9155

В ячейку с 64 липидами были добавлены 2618 молекул воды:

genbox -cp b_em -cs spc216 -p b -o b_s

Была проведена "утряска" молекул воды:

grompp -f pr -c b_s -p b -o b_pr -maxwarn 1
mdrun -deffnm b_pr -v

Файлы gro с добавленными молекулами воды "до утряски" и "после утряски" были преобразованы в формат PDB:

editconf -f b_s.gro -o b_s.pdb
editconf -f b_pr.gro -o b_pr.pdb

Рисунок 2. Ячейка с 64 липидами и добавленными молекулами воды "до утряски".

Рисунок 3. Ячейка с 64 липидами и добавленными молекулами воды "после утряски".

До "утряски" воды все липиды имели одинаковую конформацию, поскольку являлись копиями одного исходного липида. После "утряски" воды липиды приобрели менее компактные и немного различающиеся между собой конформации (Рисунок 4). Молекулы воды изменили свое положение незначительно.

Рисунок 4. Один липид до "утряски" воды (слева) и после "утряски" воды (справа).

Файлы mdp, gro и top были проверены и объединены в файл trp для молекулярной динамики:

grompp -f md -c b_pr -p b -o b_md -maxwarn 1

Запуск молекулярной динамики на суперкомпьютере:

sbatch -N1 --ntasks-per-node=2 -e error-gpu.log -o output.log -t 350 -p gpu impi /opt/ccoe/gromacs-5.0.4/build/bin/gmx_mpi
mdrun -testverlet -deffnm  b_md -v