申请/专利权人：上海智峪生物科技有限公司

申请日：2023-12-29

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN117789840B

主分类号：G16C10/00

分类号：G16C10/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2024.04.16#实质审查的生效;2024.03.29#公开

摘要：本发明公开了一种自动化分子动力学模拟方法、装置、存储介质及设备。所述方法包括以下步骤：1对待计算的体系如蛋白、DNA或RNA进行识别、分化和预处理，补齐缺失原子，选择力场并生成相应拓扑文件；对待计算的小分子物质进行加氢、猜测电荷、生成力场和拓扑文件等操作；2根据选择的力场和模拟参数自适应的构建模拟体系，包括构建模拟盒子、溶剂化及添加阴阳离子中和等内容；3预置常见的分子动力学模拟协议，可方便的针对不同计算场景进行快速的选择和配置；4自动化运行分子动力学模拟；5分析分子动力学模拟轨迹。所述方法能够简化执行分子动力学模拟的难度，显著增加模拟的可靠性。

主权项：1.一种自动化分子动力学模拟方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）对待计算的体系组分进行自动识别和预处理，补齐缺失原子，选择力场并生成相应拓扑文件，所述待计算的体系组分包括蛋白、DNA或RNA中任意一种或至少两种的组合；对待分析的小分子物质进行加氢、电荷猜测，力场和拓扑文件生成；（2）根据选择的力场和模拟参数自适应的构建模拟体系，包括构建模拟盒子、溶剂化和添加阴阳离子中和；（3）预置能量最小化、恒温恒容、恒温恒压、各向异性周期性边界条件和多步长模拟协议，针对不同计算场景进行选择和配置；（4）自动化运行分子动力学模拟；（5）分析分子动力学模拟轨迹；步骤（2）具体包括以下步骤：（2-1）选择力场组合或自定义力场；（2-2）构建Gromacs格式的模拟体系；（2-3）根据（2-1）确定的力场方案自动编写Amber中tleap命令可识别文件，构建Amber格式的模拟体系；（2-4）构建Amber格式的膜蛋白体系；（2-5）构建OpenMM格式的模拟体系；步骤（4）具体包括以下步骤：（4-1）基于步骤（3）定义的协议，自动确定模拟运行时相应流程和参数选择Openmm或Gromacs作为模拟引擎；（4-2）以步骤（2）生成的文件作为Openmm或Gromacs模拟引擎的输入；（4-3）在模拟过程中，将粒子网格Ewald用于长距离静电相互作用，设置截断非键相互作用的截止距离，默认情况下，非键相互作用在截止距离处被大幅截断，通过使用SwitchDistance设置转换距离，使得相互作用在转换距离内平滑归零，并约束所有涉及氢原子的键的长度；（4-4）在协议中设置minimazation，则使用OpenMM或Gromacs引擎进行能量最小化，优化模拟体系；（4-5）在OpenMM模拟引擎中自动调用蒙特卡洛算法来调整周期框的大小，模拟恒压的效果，调用LangevinMiddleIntegrator积分器模拟恒温效果；或，在Gromacs模拟引擎中自动调用Velocity-rescale方法模拟恒温效果，使用Parrinello-Rahman方法模拟恒压效果；（4-6）提供协议指令—fastMD，增加氢原子质量的同时，减少水分子的质量；（4-7）提供restraint，在粒子位点与参考位点间施加力，通过定义运动方程约束粒子运动；步骤（5）具体包括以下步骤：（5-1）通过mdtraj工具包自动读取步骤（4）得到轨迹文件和拓扑文件，利用compute_angles指令计算角度；compute_dihedrals指令计算二面角；rmsd指令计算均方根偏差；shrake_rupley指令计算溶剂可及表面积；compute_dssp指令计算二级结构；compute_contacts指令计算接触距离，根据给定距离判断是否接触，作出接触图；（5-2）通过mdtraj工具包自动读取步骤（4）得到轨迹文件和拓扑文件，先计算轨迹中粒子所有坐标的方差再求和最后开根号求得均方根波动；（5-3）通过mdtraj工具包自动读取步骤（4）得到轨迹文件和拓扑文件，先对CA原子进行PCA分析，再利用Kmeans聚类算法进行聚类分析；（5-4）通过计算各个氨基酸在模拟轨迹中的运动，然后计算出每一对氨基酸之间运动的协方差，再根据协方差计算出运动相关系数，以此评估运动相关性；（5-5）通过mdtraj工具包自动读取步骤（4）得到轨迹文件和拓扑文件，借助氢键、盐键、π-π、阳离子π的物理定义利用计算的方式实现相互作用分析；（5-6）通过gmx_MMPBSA软件进一步分析步骤（4）得到轨迹文件和拓扑文件，完成mmpb或gbsa计算；（5-7）将（5-1）~（5-6）的结果利用matplotlib进行可视化处理。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 上海智峪生物科技有限公司 一种自动化分子动力学模拟方法、装置、存储介质及设备

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD