NAMD中结合能的计算

1. 利用Amber中的MM/PBSA程序进行计算

A. 结构坐标文件与轨迹文件格式转化

自由能计算方法简介
（先占坑！）

模拟中添加cation-pi相互作用

Blockage of Water Flow in Carbon Nanotubes by Ions Due to Interactions between Cations and Aromatic Rings

文献链接

摘要

Combining classical molecular dynamics simulations and density functional theory calculations, we find that cations block water flow through narrow (6,6)-type carbon nanotubes (CNTs) because of interactions between cations and aromatic rings in CNTs. In wide CNTs, these interactions trap the cations in the interior of the CNT, inducing unexpected open or closed state switching of ion transfer under a strong electric field, which is consistent with experiments. These findings will help to develop new methods to facilitate water and ion transport across CNTs.

总结

附加代码（文献提供）

  set zmax 8.6
  set lambda 1.6
  set Pi 3.14159265
  proc calcforces {step unique eps} {
    global zmax lambda Pi
    while {[nextatom]} {
      if { [getmass] < 22.9 || [getmass] > 23.0} {
        dropatom
        continue
      }
      set z [lindex [getcoord] 2]
      set f [expr 1.1*$eps*$lambda/$Pi* \ (1/(($lambda*($z+$zmax))**2+1) - 1/(($lambda*($z-$zmax))**2+1))]
      addforce [list 0 0 $f]
      addenergy [expr 1.1*$eps/$Pi* \ (atan($lambda*($z-$zmax)) + atan($lambda*(-$z-$zmax)))]
    }
  }

模型构建

1. 蛋白质模型

A. 蛋白质模版获取

模版网站：RCSB
根据需要获得蛋白质的pdb文件，获得pdb文件后，仔细阅读前面remark内容（内容居然基本是大写字母，有时真是不忍卒读啊！想开发个对pdb文件中内容总结的编辑器或者编辑器插件，虽然目前有pdb浏览软件，但都感觉有各项不足。。。。想到pdb文件中的结构有更好地了解，建议阅读与pdb文件相关的出版文献），了解蛋白是否存在残基或原子缺失的情况。

B. 蛋白质残基补全

如果pdb文件中不存在残基缺失的情况，这个步骤可以直接略过。
此步骤可以由许多同源建模软件（MOE, DS等）完成，这里介绍下Chimera与Modeller联用补全缺失残基的方法。（本例以蛋白4RM8为例）

step 1 : 下载获得4rm8.pdb文件。

step 2 : 先在Chimera程序中载入4rm8.pdb文件。下图内的红圈内虚线即表示缺失原子的位置。

step 3 : 打开菜单栏中Tools->sequence 选项，跳出sqence窗口，如下图所示。红框内即为缺失残基的首字母编号。因为有两条链，所以会有两个sequence窗口，分别表示不同链。

step 4 : 选择chian A sequence窗口，打开菜单栏中structure->Modeller(loops/refinement)选项，出现下图的窗口。注意：红框内的选项应为自己计算机modeller程序的所在路径。点击“OK”后，需要运行一段时间，之后会在设定临时目录下生成几个类似4rm8_pdb___0__ch.BL00050001.pdb命名格式的pdb文件，不同pdb文件代表不同残基补全构型，根据不同情况选取其中一个即可。运行时若有问题，可将“run model using” 选项更改为“ web service”，需要联网，运行时间较快。

step 5: 第二条链的残基补全，参考step 4，操作相同。最后选择任意两个pdb文件合成4rm8_new.pdb。 注意 : 本文中采用的原始pdb文件不含非蛋白的残基，未对pdb文件进行预处理，其他pdb文件中可能含有非蛋白残基，例如ATP和结晶水等，可在pdb文件中直接删除或在VMD提取蛋白部分生成pdb文件。这里还需修改下！！！

C. 生成psf文件。

在VMD-Tkconcle中运行下列tcl脚本即可。拓扑文件与力场参数文件由VMD提供。

mol load pdb 4rm8_new.pdb
set protein_A [atomselect top "protein and chain A"]
$protein_A writepdb a.pdb
set protein_B [atomselect top "protein and chain B"]
$protein_B writepdb b.pdb
resetpsf
package require psfgen
topology ./top_all36_prot.rtf
topology ./top_all27_prot_lipid.rtf
topology ./top_all36_cgenff.rtf

pdbalias atom ILE CD1 CD
pdbalias atom HOH O OH2
pdbalias residue HOH TIP3
pdbalias residue HIC HSE

segment A {
    first NTER
    last CTER
    pdb a.pdb
}
segment B {
    first NTER
    last CTER
    pdb b.pdb
}
coordpdb a.pdb A
coordpdb b.pdb b
guesscoord
writepdb protein.pdb
writepsf protein.psf
file delete a.pdb b.pdb  
mol delete all
package require topotools
package require pbctools
mol new protein.psf
mol addfile protein.pdb
topo writegmxtop protein.top [list  ./par/par_all36_prot.prm ./par/par_all27_prot_lipid.prm  ./par/par_all36_cgenff.prm]   ###生成gromacs的top文件，可在后期数据处理时使用，在模拟中有时会出错，不建议在模拟中使用

得到protein.pdb与protein.psf文件便是我们需要的蛋白质模型文件。

2. 碳纳米管与石墨烯模型