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氨基酸的吸附及最佳比例模拟计算——清析客户检测案例
类别：客户案例
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2023-12-25
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2023-12-25
2023年7月25日，接到浙江某大学的计算需求。接到反馈后，工程师第一时间与客户进行详细沟通，具体情况如下：
客户背景
客户是浙江某大学的老师，希望通过模拟计算软件，分析以下问题：
1、计算a-A1203 对蛋白(用氨基酸)的吸附，计算吸附能，得到最佳的比例
2、计算京尼平对a -A1203 和蛋白混合物的交联反应，最佳反应比例
样品名称
根据客户要求所建模型具体如下：
将上述21种氨基酸、分别设定10个氨基酸，最终获得共计210个氨基酸，并对其位置随机放置，进行系统构建
客户需求
1）计算α-Al2O3对蛋白（用氨基酸）的吸附，计算吸附能，得到最佳的比例。
2）计算京尼平对α-Al2O3和蛋白混合物的交联反应，最佳反应比例，计算 Kd值：dissociation constant，该常数反映了与蛋白质结合的小分子的解离速率，也直接决定蛋白质与小分子的亲和力（affinity）。是定量描述蛋白质与小分子结合的主要生化指标。
解决方案
将构建的“α-Al2O3/210个氨基酸”复合物，用LAMMPS软件对复合物体系分别做分子动力学模拟。整个体系针对α-Al2O3、210个氨基酸分子均添加gaff力场对不同键角的碳原子、氧原子进行力场设定。随后，以复合物为中心，添加1nm的立方水盒子，加Na+使体系呈电中性，保存拓扑和坐标结构稳定，并进行分子动力学模拟。在整体模拟过程中，将α-Al2O3位置固定不变，210个氨基酸小分子设定为完全柔性状态，查看整体结构的稳定性变化情况。
分子动力学模拟流程流程如下：1）两步能量最小化，先限制复合物体系，最小化水分子的能量，然后放开复合物分子层，整个体系的能量最小化。第一次能量最小化一共5000次循环，先采用最速下降法做1500次循环，第二次能量最小化一共5000次循环，先采用最速下降法做了2000次循环。2）体系平衡，首先是体系的升温平衡过程，将体系从0℃升温到100℃，采用郎之万控温方法平衡了100ps。 然后进行升压平衡过程，一共平衡了100ps，采用了各向同性的 Berendsen 控压方法。3）动力学模拟，无限制自由模拟阶段。该动力学过程中，采用恒温温度100℃对整体体系进行分子动力学模拟。控温控压方法与前一阶段相同，范德华能和短程静电能的截断距离为10?，采用PME方法计算长程静电能。
分子动力学时间控制在>150ns，实时监控复合物体系RMSD值，直到达到项目目标为止，并最终取出稳定后的复合物体系分子平均结构，进行后续结合模式分析。
客户反馈
数据结果符合预期，计算周期也与客户承诺一致，保证了客户的发稿及时性。
准确按照客户需求建模，计算结果与客户确认无误，服务过程耐心、及时回复、处理客户的需求得到客户的专业性认可。
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