培训对象:生物物理、药物化学、材料科学领域的初学者,需要系统掌握GROMACS分子动力学模拟方法的硕博士研究生和科研人员。
培训目标:
掌握GROMACS的命令行操作与模拟流程,能够独立完成从拓扑文件生成到动力学模拟的完整过程。
熟练运用GROMACS进行蛋白质、膜体系、小分子配体的动力学模拟,分析轨迹与相互作用。
掌握增强采样方法与自由能计算技术,应用于蛋白质折叠、配体结合等复杂问题。
培训内容介绍:
GROMACS概述与安装:了解GROMACS的发展历史与核心优势,在不同操作系统上编译或通过包管理器安装。
Linux基础与命令行操作:掌握Linux常用命令,熟悉GROMACS命令行工具的结构与帮助系统。
拓扑文件与力场:理解GROMACS拓扑文件的构成,选择合适力场(AMBER、CHARMM、GROMOS),使用pdb2gmx生成蛋白质拓扑。
周期性边界与溶剂盒子:定义周期性边界条件,设置溶剂盒子类型(立方体、十二面体),使用solvate添加溶剂分子。
离子添加与中和:计算体系净电荷,使用genion添加抗衡离子中和体系,调整离子浓度。
能量最小化:配置最陡下降与共轭梯度最小化参数,运行em,监控势能与最大力收敛。
NVT与NPT平衡:进行两阶段平衡模拟,设置温度耦合(V-rescale)与压力耦合(Parrinello-Rahman),平衡体系温度与密度。
生产动力学模拟:设置生产动力学参数,运行mdrun,理解时间步长、邻居列表更新与约束算法(LINCS、SETTLE)。
轨迹分析基础:使用gmx rms、gmx rmsf、gmx gyrate计算RMSD、RMSF与回旋半径,评估体系稳定性。
氢键与距离分析:使用gmx hbond分析氢键网络,gmx distance监测关键原子间距离变化。
增强采样方法:了解伞形采样与副本交换的基本原理,进行简单的伞形采样计算PMF。
可视化与绘图:使用VMD或PyMOL可视化轨迹,使用Xmgrace或Python绘图工具生成发表级图表。