JCIM | 在gromacs中进行恒定ph模拟

恒定pH分子动力学(MD)是一种强大的技术，可以动态地改变残留物的质子化状态，从而能够以一种以前不可能实现的方式研究pH相关性。最近，这样一项技术引入到了Gromacs中。为了简化和自动化设置此过程，来自瑞典的研究团队提出了一个名为 “phbuilder” 的工具，通过修改输入结构和拓扑，以及生成必要的参数文件，自动准备用于 GROMACS 的常数 pH 分子动力学模拟。

phbuilder由三个工具组成：gentopol、neutralize和genparams，如下图所示。首先，gentopol使用户选择的残基可滴定，并相应地使用gmx pdb2gmx重新生成拓扑。gentopol还生成每个可滴定组的初始λ值列表（基于用户设置的pH值），并保存λ坐标与系统中实际残基之间的对应关系。如果需要，通过gmx editconf和gmx solvate工具，可以对gentopol生成的结构进行溶剂化。

在模拟过程中，λ-coordinates 被用来控制可滴定基团的质子化状态。这些坐标值通常在 0 到 1 之间变化，其中 0 表示完全去质子化状态，1 表示完全质子化状态。对于一个可滴定基团，通过在模拟中改变 λ-coordinates 的值，可以模拟其在不同 pH 条件下的质子化行为。

在对心脏毒素V模拟过程中发现，组氨酸一直表现为质子化状态，而天冬氨酸以去质子化状态为主。谷氨酸在质子态之间有超过10多次转变。

PhBuilder是一种基于Python的恒定PH模拟系统构建工具，它使设置过程自动化。允许用户从初始结构和现有的模拟系统开始，为恒定pH MD模拟建立系统。用户可以遵循默认流程，它将生成适合一般模拟需求的设置。如果系统需要一些特定的调整，也允许使用者提供额外的细节。phBuilder允许用户自动设置蛋白质滴定或参数调整。

项目地址：https://gitlab.com/gromacs-constantph