Tutorial

Molecular dynamics with namd

Introduction

Introducción y hablar sobre la proteína y dar las referencias al manual de amber, namd y al papaer.

Preparación del sistema


# Script para crear el archivo de topologia .psf
package require psfgen
topology ../0-inputs/top_all27_prot_lipid.inp
pdbalias residue HIS HSE
pdbalias atom ILE CD1 CD
segment T {pdb TC5b_input.pdb}
coordpdb TC5b_input.pdb T
guesscoord
writepdb tc5b.pdb
writepsf tc5b.psf

Este archivo contiene la siguiente información:

  1. Carmagos la librería psfgen a través de VMD.
  2. Llamámos al archivo de topología top_all27_prot_lipid.inp, que se encuentra en el directorio 0-inputs. Si el archivo está en otro directorio, asegúrate de indicar el path en el script.
  3. Renombramos todos los residuos HIS a HSE para que concuerde con la nomenclatura del archivo de topología.
  4. Renombramos todos los átomos CD1 (carbonos delta) de los residuos ILE como CD.
  5. Se crea un segmento T con los átomos del archivo TC5b_input.pdb. También se añaden hidrógenos.
  6. Se leen las coordenadas del archivo TC5b_input.pdb y se asignan a los átomos del segmento T.
  7. Las coordenadas de los átomos del segmento T que no se hayan podido leer del archivo pdb (hidródenos, por ejemplo) son asignadas de acuerdo a su definiciín en el archivo de topología.
  8. Se guarda en el directorio actual un nuevo archivo pdb, tc5b.pdb, correspondiente al segmento T.
  9. Se guarda en el directorio actual un archivo .psf (protein structure file); tc5b.psf, con la información estructural de la proteína.

A continuación, vamos a correr el script desde la terminal a través del VMD en modo texto. Para ello, ejecuta el siguiente comando en una terminal.


vmd -dispdev text -e gen_psf.tcl
    

...
psfgen) Info: writing pdb file tc5b.pdb
psfgen) Info: Atoms with guessed coordinates will have occupancy of 0.0.
psfgen) Info: pdb file complete.
psfgen) Info: writing psf file tc5b.psf
psfgen) total of 304 atoms
psfgen) total of 310 bonds
psfgen) total of 565 angles
psfgen) total of 843 dihedrals
psfgen) total of 49 impropers
psfgen) total of 0 explicit exclusions
psfgen) total of 18 cross-terms
psfgen) Info: psf file complete.
            
    

Como resultado VMD ejecuatrá psfgen con los comandos indicados. Mientras se construye tu sistema, la terminal irá arrojando una serie de mensajes. Si todo salió bien verás que dos nuevos archivos han sido creados en tu carpeta de trabajo:tc5b.psf y tc5b.pdb.

Solvatación del sistema

Ahora procederemos a solvatar a la proteína, es decir, ponerla en una caja de agua que permita aproximar al sistema a un ambiente fisiolǵico.

Ahora trbajaremos en un nuevo directorio; . Si has clonado el repositorio de Github encontrarás en él el un pequeño script llamado solvate_wat_box.tcl el cual puedes usar directamente para solvatar tu sistema siempre y cuando existan los archivos de entrada necesarios.

Sin embargo, en este tutorial iremos paso a paso trabajando con los comandos del archivo solvate_wat_box.tcl, pero directamente desde la consola Tk/Tcl de VMD.

  1. Crea una nueva carpeta llamada 2-solvatar_wt y copia en ella los archivos tc5b.psf y tc5b.pdb.
  2. Abre VMD desde este nuevo directorio y después ve a la pestaña Extensions ⇢ Tk Console. Esto abrirá una ventana donde procederemos a escribir los siguientes comandos:
  3. Ejecuta: set molname "tc5b"
    Esto generará una variable llamada molname con el texto "tc5b", que corresponde al nombre de nuestra proteína.
  4. package require solvate
    solvate ${molname}.psf ${molname}.pdb -t 15 -o ${molname}_temp
    Solvatará la proteína en una caja de agua con un padding de 15 A.
  5. Tras ejecutar la línea anterior, verás que se han creado dos nuevos archivos en tu carpeta de trabajo. Puedes visualizarlos tecleando en la Consola Tk lo siguiente:
    mol new ${molname}_temp.psf
    mol addfile ${molname}_temp.pdb
    Finalmente, si has visualizado la molécula, puedes “cerrarla” de la sesión de vmd con el siguiente comando:
    mol delete top

Neutralización del sistema

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