Para hacer un SMD es necesario:

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Para hacer un SMD es necesario:

Un archivo

pdb (Protein Data Bank), el cual contiene los átomos y las

coordenadas de la proteína en estudio.

www.pdb.org

Un archivo psf (Protein Structure), el cual contiene información estructural

de la proteína, donde se incluyen: tipos de átomos, cargas y conectividad de

los átomos.

Un archivo de configuración

namd, el cual especifica las opciones que

NAMD utilizará al correr la Simulación.

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PASO 1:

Proteína a estudiar

Importante:

- No se incluyen los hidrógenos

- Contiene moléculas de agua

- En Graphics Representations es

posible cambiar el Display de la Proteína

- Abrir una consola de VMD

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Paso 2:

Generar un PSF

- Abrir una consola TK: Extensions  Tk Console

- Eliminar las moléculas de agua, tipeando:

- Eliminar todo, tipiando: mol delete all

- Cargar la proteína sin las aguas (ubqp.pdb): mol

load pdb ubqp.pdb

- Ejecutar el script que crea el PSF, tipeando: play

nombre_script. Es importante tener el archivo de

topología.

Nota: top_all27_prot_lipid.inp es un archivo que contiene la topología necesaria par la construcción del PSF.

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Paso 3:

Solvatar la proteína

- Ejecutar el script que crea una caja de agua: play nombre_script. Se generan unos

archivo (combine*) que no son necesarios (corresponden a pasos intermedios).

Nota: se pretende representar un ambiente biológico lo más cercano a la realidad

- Es necesario obtener además: los valores máximos y mínimos de las coordenadas y el

centro del sistema, usando:

set everyone [atomselect top all]

measure minmax $everyone  Maximo y Mínimo

measure center $everyone  centro

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Paso 4:

Construyendo el archivo de

configuración

Nombre del archivo final psf

Nombre del archivo final pdb

Crea una variable llamada “temperatura” en la

cual se almacena el valor de la temperatura

inicial del sistema. 310ºK = 37ºC

Genera una variable “outputname” en la cual se

almacena un nombre genérico para los

archivos de salida

Setea el valor numérico del primer time step de

la simulación. Se usa comúnmente para

reinicializar un calculo, por ejemplo si se desea

continuar un calculo que termino en el time step

552, el valor firsttimestep sería 553.

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Paso 4:

Construyendo el archivo de

configuración

Indica si el archivo de parámetros esta en el formato usado por el campo de fuerza CHARMM Llama al archivo de parámetros (con el Campo de Fuerza)

Setea la temperatura inicial del sistema en ºKelvin

Especifica cuales interacciones atómicas son excluidas, en este caso se permitirán interacciones 1-2 y 1-3,

pero no 1-4.

Las interacciones 1-4 realmente no se inactivan sino que se debilitan, para lo cual se establece un grado de

interacción entre 0 y 1.

Indica la distancia (en Ángstrom) a la cual las interacciones Van Der Waals y Electrostáticas son suprimidas.

Determina si funciones de Switching son usadas para no tener

interacciones Van Der Waals y Electrostáticas en 0 a cierta distancia del cutoff.

Indica la distancia a la cual comienzan a actuar las funciones de Switching.

Se especifica una distancia total que utilizará NAMD para establecer todo tipo de interacciones. Solo se harán búsquedas dentro de esta distancia.

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Paso 4:

Construyendo el archivo de

configuración

Determina cada cuantos time step las interacciones nonbonded (no-enlazantes) deberían ser calculadas.

Determina cada cuantos time step las interacciones electrostáticas deberían ser calculadas.

Cada cierto tiempo el pairlist de los átomos es reasignado. Este comando especifica cada cuanto tiempo será hecha la reasignación, lo quel corresponde a un ciclo.

Indica el tamaño de los time step usados en la simulación. Para este caso 2 Femtosegundos.

Especifica cuales enlaces que involucran hidrógenos son considerados rígidos (non-vibrating). En este caso all (todos).

Indica si se utilizará Langevin Dynamics en la Simulación. Langevin Dynamics quiere decir controlar la energía cinética del sistema considerando la temperatura y la presión.

Setea el valor del Langeving coupling

coefficient, el cual cuantifica la fricción aplicada al

Sistema, la energía

removida , el “frenado” de los átomos, etc. Este es especificado en

Picosegundos.

Langevin Dynamics puede ser aplicado a todos los átomos o solo a aquellos que no sean hidrógenos. Este comando especifica la temperatura a la cual se mantendrán estos átomos.

Indica si se aplicará Langevin Dynamics a los átomos de hidrógenos presentes en la Simulación.

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Paso 4:

Construyendo el archivo de

configuración

Se generan tres vectores para formar una celda periódica. Cada vector representa al eje x, y, z respectivamente. Estos datos son tomados de los valores de minmax y center calculados con anterioridad. Los valores están en Å.

CellBasisVector* corresponde a los valores x, y y z. CellOrigin es el centro.

Este comando es usado para evitar que algún átomo se escape de la caja periódica. Actúa como espejo si el átomo sale por un lado entra por el otro.

PME (Particle Mesh Ewald) es el método utilizado para tratar interacciones electrostáticas cuando se usan condiciones periódicas de borde;

corresponde a una grilla 3-D sobre la cual la carga del sistema es distribuida para el calculo de potenciales y fuerzas entre los átomos. Determina si se usara este método (yes or no)

Corresponde a los valores x, y , z de los vectores CellBasisVectorX, CellBasisVectorY, CellBasisVectorZ respectivamente.

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Paso 4:

Construyendo el archivo de

configuración

NAMD calcula la presión del sistema basándose en las fuerzas entre los átomos y sus energías cinéticas. Este comando especifica si las

interacciones que involucran hidrógenos deben ser consideradas para todos los átomos de hidrógenos o simplemente entre grupos de átomos de hidrógenos. Se debe poner “yes” si se seteo rigidBonds.

Especifica si se desea permitir que la celda periódica 3D varíe independientemente Permitir que se mantenga constante la sección de área

que atraviesa el eje x-y, mientras varia la dimensión z

Se especifica en unidades de bar la presión a la cual Langevin Piston intentara mantenerse (1 atom=1.013) Es un método usado para calcular la presión. Incluye un algoritmo de Simulación de Dinámica Molecular con Presión Constante.

Setea el tiempo de oscilación constante en fs para Langevin Piston.

Setea el tiempo de damping

(amortiguación) constante en fs para Langevin Piston.

Setea la temperatura a la cual actúa Langevin Piston.

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Paso 4:

Construyendo el archivo de

configuración

Este comando especifica el prefijo de los nombres de los archivos de salida.

Se indica cada cuantos time step se escribirá información en los archivos de salida. (500step=1000fs=1ps)

Nota: Se retorna un archivo pdb que contiene las coordenadas finales de los átomos del sistema (*.coor) y otro archivo pdb que contiene las velocidades finales de todos los átomos (*.vel).

Además, archivos: *.old (con información para reinicializar el calculo), *.dcd (video de la trayectoria), *.log (información de las energías y presión), *.xst (incluye información específica de la celda periódica)

Setea el numero de iteraciones mediante las cuales los átomos camban de posición para buscar un mínimo local en el potencial.

La minimización es realizada en el sistema después que todas las velocidades atómicas han sido seteadas a 0. Este comando resetea las velocidades

atómicas reasignado la temperatura específica (310ºK)

Setea el numero de time step mediante los cuales se correrá el MD equilibration. En este caso 2500 fs=5ps

Paso 5:

Corriendo la Simulación

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Steered Molecular Dinamics

Paso 1: Remover Moléculas de Agua

- Cargar el archivo ubq_ws.psf y luego sobre este el equilibrado ubq_ws_eq.restart.coor

- Luego abrir una Tk Console y tipear:

set selprotein [atomselect top protein]

$selprotein writepdb ubq_ww_eq.pdb

mol delete all

Con esto se deja solo la proteína y se

eliminan las moléculas de agua

Paso 2: Fijar Átomos

- Cargar el archivo ubq.psf y luego sobre este ubq_ww_eq.pdb

- Abrir una Tk Console y tipear:

set allatoms [atomselect top all]

$allatoms set beta 0

set fixedatom [atomselect top “resid 1 and name CA”]

$fixedatom set beta 1

Se dejo fijo el CA del primer residuo.

 Pone la columna B de todos los átomos en 0

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Paso 3: SMD Átomo

- En la Tk Console tipear:

$allatoms set occupancy 0

set smdatom [atomselect top “resid 76 and name CA”]

$smdatom set occupancy 1

$allatoms writepdb ubq_ww_eq.ref

Steered Molecular Dinamics

Se eligió como átomo para tirar el CA

del ultimo residuo.

Se guardan los parámetros en un archivo de referencia *.ref.

Paso 4: Parámetros necesarios

- En la Tk Console tipear:

set smdpos [lindex [$smdatom get {x y z}] 0]

set fixedpos [lindex [$fixedatom get {x y z}] 0]

vecnorm [vecsub $smdpos $fixedpos]

 Pone Ocupancia de todos los átomos en 0

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Paso 5: Archivo de Configuración

Parámetros explicados

anteriormente.

Las secciones que tenga if (0) no se

están ejecutando.

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Paso 5: Archivo de Configuración

Parámetros explicados

anteriormente.

Las secciones que tenga if (0) no se

están ejecutando.

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Paso 5: Archivo de Configuración

Parámetros explicados

anteriormente.

Las secciones que tenga if (0) no se

están ejecutando.

En este caso se deja en off para que no disturbe el

movimiento de los átomos.

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Paso 5: Archivo de Configuración

Parámetros explicados

anteriormente.

Las secciones que tenga if (0) no se

están ejecutando.

Ya no es necesario trabajar con parámetros

de Presión, pues el sistema ya está

equilibrado.

Para realizar el SMD es necesario fijar átomos con

anterioridad y también definir un átomo para tirar. Estos

parámetros se incluyen en el archivo *.ref. B corresponde

a columna Beta (átomo fijo).

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Paso 5: Archivo de Configuración

Las secciones que tenga if (0) no se

están ejecutando.

Determina si se utilizará SMD

Archivo que contiene la información del átomo a tirar (ocupancia 1)

Fuerza del resorte igual a 7 kcal/mol/ Ų (donde, 1kcal/mol =69.479 pN Å)

El tirón (pulling) se realizará a una velocidad constante de 0.005

Å/timestep

,

equivalente a 2.5 Å/ps)

Dirección del pulling (tirón). Se utilizan los valores calculados

anteriormente con vecnorm.

Frecuencia con la que los datos serán impresos

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Paso 5: Archivo de Configuración

Las secciones que tenga if (0) no se

están ejecutando.

Se correrán 20000fs=40ps, ya q el timestep es de 2fs

Paso 6: Corriendo el SMD

Para correr el calculo: namd2 nombre_arch_conf > nombre_arch_salida &

Paso 7: Analizar los resultados

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