生物大分子动力学模拟入门 -- 1 (Desmond)

发布网友发布时间：2024-10-02 07:35

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热心网友时间：2024-12-01 15:15

分子动力学模拟（MD）是将蛋白质和小分子视为具有牛顿力学特性的质点，赋予它们随机初速度，然后让它们按照牛顿力学的规则自由运动。这一方法旨在最真实地模拟细胞中蛋白质和小分子的状态，帮助我们理解蛋白质的行为，如折叠和药物分子的结合。

MD可以定义水分子或细胞溶液环境，以及磷脂膜双分子层，通过设置温度和人为约束力，以接近真实的蛋白质运动和行为。这种方法是在分子对接技术基础上的提升，技术逻辑已经成熟，但实际应用尚未广泛普及，特别是在与MD相比，分子对接的资源使用量要低得多。

2013年诺贝尔化学奖授予了发展基于牛顿力学和量子力学分子模拟的科学家，表彰了他们将两种理论巧妙结合的贡献。MD方法虽然耗时较长，但其资源消耗相对较低，而量子力学动力学模拟的计算资源消耗更大，因此在生物大分子模拟中难以普及。

复杂化学系统的多尺度模型概念是2013年化学奖的核心，这一模型结合了牛顿力学和量子力学，针对不同位置分别使用两种理论，以提高准确度并考虑现实可行性。这一想法在实际应用中取得了成功，特别是对于蛋白质-小分子系统的药物结合口袋。

21世纪初，实验化学家与计算化学家之间的结果差异促使模拟计算成为化学、生物和药学研究不可或缺的工具。Desmond软件是D E Shaw公司的一款杰出的基于牛顿力学的生物大分子模拟软件，由Schrodinger公司内置，成为生物大分子模拟市场的领先者。

虽然NAMD和Gromacs是免费的基于代码操作的MD软件，Desmond因其图形界面操作而具有显著优势，降低了用户操作难度。学术用户可以从DE Shaw的网站免费下载学术版Desmond，并获得来自Schrodinger的图形界面Maestro的支持。