GROMACS系列专题

课程名称

内   容

基础理论

1 分子模拟基础理论 

 1.1 统计力学理论概述

 1.2 主要算法介绍：最速下降法、共轭梯度法、有限差分法

 1.3 力场、力场类型、参数和分类：AMBER、CHARMM、MMX、CVFF、OPLS

 1.4 基础知识：积分迭代器、积分步长选取、温度控制、压力控制、周期性边界条件

 1.5 模拟基本流程：能量最小化、NVE弛豫、NVT控温、NPT控压、MD平衡模拟

 1.6 计算化学基本概念：范德华表面、分子表面、接触表面、溶剂可及表面、势能面

程序入门

2 GROMACS程序入门——学会编译方法，安装自己的GROMACS可执行程序，并运行一个例子。

 2.1 版本/安装/运行

 •Linux入门操作及方法

 •并行介绍和环境搭建

 •win版、linux版编译安装及运行

 •win版下使用linux系统编译安装及运行GROMACS程序

 2.2 各种文件介绍：PDB、GRO、TOP/ITP、XVG、MDP

 2.3 力场概念、分类及力场参数修改：——探究力场具体形式，为以后创建自己体系做准备，以OPLS为例，力场的各种参数说明及修改

生物体系建模与

TOP文件构建

3 生物体系建模——掌握不同体系快速搭建方法，使学员具有扎实的建模基础 

 3.1 辅助工具软件:Packmol、GaussView、vmd、Grace等

 3.2 模型建模/TOP文件的生成 生物小分子PDB构建、生物小分子模型及原子类型定义、结构调整（键长、键角、二面角）、生物小分子top结构构建、itp文件建立、拓扑文件生成工具

 3.3 不同简单生物体系的建模

 3.4 构建一个简单的生物分子体系模型并运行   

 3.5 蛋白质、核酸、多肽、溶剂等复杂体系构建

建模结果分析

4 模拟结果分析——掌握不同生物体系所需分析方法，生成拓扑结构和坐标文件

 4.1 模拟轨迹分析：trajectory，sasa，rdf，freevolume等

 4.2 生成拓扑结构和坐标文件：editconf，genconf，pdb2gmx等

 4.3 模拟能量分析：energy，enemat等

 4.4 系统动态结构分析：cluster，confrms，midist等

 4.5 空间分布性质：gyrate，msd，rdf，traj等  

 4.6 分子结构分析：hbond，order，principal，spol等

 4.7 静电作用分析：dielectric，dipoles，potential等

生物体系建模实践

5 水溶性蛋白质和配体作用分子动力学模拟

 5.1 配体分子的处理

 5.2 蛋白结构的处理

 5.3 修改蛋白坐标文件

 5.4 修改拓扑文件

 5.5 构建盒子并放入溶剂

 5.6 平衡系统电荷

 5.7 能量最小化

 5.8  NVT平衡

 5.9  NPT平衡

 5.10 模拟结果取样

6 分子动力学结果分析

 6.1 轨迹文件观察

 6.2 能量数据作图

 6.3 计算斜方差

 6.4 测量回旋半径

 6.5 计算结构的RMSD值

 6.6 计算原子位置的根均方波动

 6.7 计算模拟过程中分子间的氢键的数目、距离或角度

7 生物膜磷脂双分子层生物膜、膜蛋白等建模 

 7.1 磷脂分子结构、双分子层建模

 7.2 模拟水通道（蛋白、多肽等）

 7.3 插入溶剂分子

 7.4 模拟系统达平衡

 7.5 分析溶剂分子扩散速率

 7.6 分子间的氢键的数目、距离或角度

高级进阶模拟分子自由能计算实践

8 蛋白质结合自由能计算（伞形采样法为例）   

 8.1 创建一系列反应路径分子构型

 8.2 提取模拟间隔质心轨迹

 8.3 模拟每个构型的伞形采样

 8.4 柱状图分析计算结合自由能

 8.5 模拟结果讨论

9 药物分子开发溶剂筛选

 9.1 介绍热力学积分方法

 9.2 构建药物分子模型

 9.3 建模药物分子溶解在水相，油相和醇相

 9.4 计算不同相态下的分配系数

 9.5 快速预测药物分配系数方法

SCI论文复献

根据学员需求，回答相关SCI文献中模拟的问题