L9 · 30 دقيقة
تحضير النظام
بروتين + ليغند + حقل + ماء + أيونات.
أهداف التعلّم
- عدّ مكونات النظام: بروتين، ليغند، مجال قوة، ماء، أيونات، وصندوق.
- معرفة أن تحضير الليجند (شحنات، atom types) قرار فيزيائي يساوي اختيار مجال البروتين.
النظام ليس ملف PDB
PDB بداية إحداثيات ناقصة: بلا هيدروجين غالباً، برواسب ناقصة، altloc، بلورات مع ليغندات لا تريدها، وشحنات غير موجودة. النظام الفيزيائي الذي ستُحاكيه هو: بروتين مكتمل الطرفين (أو مُسوَّغ النقص)، ليغند بمعاملات (GAFF / CGenFF / OpenFF أو ما يعادل)، ماء بنموذج صريح، أيونات تُعادِل الشحنة وتقارب تركيزاً إن لزم، وصندوق تحت PBC. كل نقص هنا يظهر لاحقاً كـ «اكتشاف» زائف: عروة مقطوعة تتراقص، ليغند بلا torsion صحيح يتجمّد في هيئة خاطئة، شحنة غير متعادلة تسحب الأيونات إلى حافة الصندوق.
بناء النظام
1البروتين
اختر سلسلة، عالج altloc، أكمل الرواسب الناقصة أو احذفها بوعي، عيّن protonation (خاصة HIS، ASP/GLU المدفونة، طرفي السلسلة)، طبّق مجال القوة.
2الليجند
هندسة معقولة، شحنات (RESP أو AM1-BCC حسب المنهج)، وأنواع ذرات متوافقة مع المجال. لا تخلط GAFF داخل CHARMM دون منهج هجين واعٍ.
3المذيب والأيونات
نموذج ماء متوافق مع المجال (TIP3P شائع مع AMBER/CHARMM؛ SPC/E مع GROMOS). تعادل الشحنة، ثم تركيز ملحي إن كان السؤال فسيولوجياً.
4الصندوق
شكل (مكعب، dodecahedron) وهامش إلى الحافة. صغير جداً: البروتين يرى صورته. كبير جداً: ماء يأكل الوقت.
اختيار المجال قرار علمي
- AMBER وCHARMM وOPLS وGROMOS عائلات بمعاملات ماء وشحنات مختلفة. لا تخلط ماء TIP3P مع مجال يتوقع SPC دون علم.
- الليجند ليس «بروتيناً صغيراً»: يحتاج توسيط معاملات. خطأ شائع: أخذ PDBQT من docking وتشغيل MD.
- المعادن cofactors تحتاج نماذج خاصة (dummy atoms، أو QM/MM). شحنة +2 على كرة LJ نادراً ما تكفي للتناسق.
لماذا؟ — لماذا تعادل الشحنة قبل الإنتاج وليس «لاحقاً إن ظهرت مشكلة»؟
تحت PBC مع PME، نظام غير متعادل يتفاعل مع خلفيته الدورية بطريقة غير فيزيائية: طاقة كهربية تعتمد على الاصطلاح. الأيونات المعادِلة ليست تجميلاً؛ هي جزء من تعريف الحالة. يمكنك مناقشة التركيز (0 مقابل 0.15 M)، لا مناقشة ترك شحنة صافية بلا معالجة.
ماذا لو؟ — ماذا لو تركت رواسب ناقصة في عروة الجيب لأن «البلورة لم ترها»؟
المحاكاة تُكمل الفيزياء على سلسلة مقطوعة: أطراف مشحونة وهمية في منتصف العروة، ومرونة مفقودة. إما تبني العروة (homology / أدوات إكمال) وتعلن الفرضية، أو تحذف المنطقة بوعي إن كانت بعيدة عن السؤال. الصمت يُنتج حركة تُنشر كاكتشاف.
تمرين
بروتين شحنته الصافية −8، صندوق TIP3P، تريد تقريباً 0.15 M NaCl. ما الذي يجب أن تقرره قبل genion، وما الخطأ إن أضفت 8 Na⁺ فقط؟
PDB 1HSG · MK1
1HSG كمثال تحضير: مثنوي، فلاب، ليغند كبير، وماء بلوري. أي MD هنا يبدأ بأسئلة protonation للأسبرتات التحفيزية ومعاملات indinavir — لا بـ mdrun مباشرة.
مواضيع مرتبطة