HMMM Builder

HMMM Builder旨在提供具有高度移动膜模拟（HMMM：Highly Mobile Membrane-Mimietic）模型的双分子层模拟系统（和输入），以研究分子在膜中的结合和插入。

HMMM Builder注意事项：

• 为平衡和生产提供了NAMD输入（v2.7b3或之后）（参见STEP6）。在所有输入文件生成后，当您下载tar存档（“charmm-gui. tgz”）时，可以在“namd”目录中找到输入文件。

• GROMACS输入（v5.0或更高版本）用于最小化、平衡和生产（参见STEP6）。在所有输入文件生成后，当您下载tar存档（“charmm-gui. tgz”）时，可以在“gromacs”目录中找到输入文件。请参阅gromacs/README。

• GENESIS输入（v1.1.0或之后）用于最小化、平衡和生产（参见STEP6）。在所有输入文件生成后，当您下载tar存档（“charmm-gui. tgz”）时，可以在“genesis”目录中找到输入文件。

• 修补匠输入（v8.10或之后）用于最小化、平衡和生产（参见STEP6）。在所有输入文件生成后，当您下载tar存档（“charmm-gui. tgz”）时，可以在“修补匠”目录中找到输入文件。

• 蛋白质必须相对于膜双分子层定向，膜双分子层法线平行于Z轴，中心位于Z=0

• RCSB PDB结构不是预定向的，但可以在步骤2中定向（见下文）

• OPM（http://opm.phar.umich.edu）提供相对于膜法线的预定向蛋白质坐标

• 脂质双分子层可以用434种不同的脂质分子构建（见脂质列表）

• 矩形和六边形几何形状可用于XY的系统形状

• 在HMMM中，大部分脂质的酰基尾被1,1-二氯乙烷（DCLE）取代。在“系统尺寸确定选项”中，有一个选项可以选择“末端酰基碳数”（在HMMM选项下）来修剪全脂质并将其转换为HMMM脂质。默认数字为6。

• 在“系统大小确定选项”中，HMMM选项下的“脂质面积缩放因子”确定了HMMM脂质与相应全脂质相比的每脂质面积。默认值为1.1。

• HMMM到全脂的转换是可用的。

• 将HMMM系统转换为/从全脂质系统转换时，请确保上传的坐标文件中没有破碎的分子，即由于周期性边界条件，两个键合原子不应在模拟框中分离。

• 如果您不熟悉第一个PDB阅读步骤，请先观看这些视频演示。

• OPM PDB在ATOM和HETATM之间不包含“TER”，因此CHARMM-GUI经常无法识别配体分子。在这种情况下，用户应手动在适当的位置插入“TER”。

参考文献

S. Jo, T. Kim, V.G. Iyer, and W. Im (2008)

CHARMM-GUI: A Web-based Graphical User Interface for CHARMM. J. Comput. Chem. 29:1859-1865

Y. Qi, X. Cheng, J. Lee, J.V. Vermaas, T.V. Pogorelov, E. Tajkhorshid, S. Park, J.B. Klauda, and W. Im (2015)

CHARMM-GUI HMMM Builder for Membrane Simulations with the Highly Mobile Membrane-Mimetic Model. Biophys. J. 109:2012-2022

J. Lee, X. Cheng, J.M. Swails, M.S. Yeom, P.K. Eastman, J.A. Lemkul, S. Wei, J. Buckner, J.C. Jeong, Y. Qi, S. Jo, V.S. Pande, D.A. Case, C.L. Brooks III, A.D. MacKerell Jr, J.B. Klauda, and W. Im (2016)

CHARMM-GUI Input Generator for NAMD, GROMACS, AMBER, OpenMM, and CHARMM/OpenMM Simulations using the CHARMM36 Additive Force Field. J. Chem. Theory Comput. 12:405-413

第1步

第2步

第3步

第4步

第5步

第6步

第7步

蛋白质表面渗透检查发现超出蛋白质表面的脂质尾，脂质环渗透检查检测通过模拟系统中的循环基团（例如胆固醇环）的脂质尾。

能量最小化可以解决许多这些不良接触，但可能需要目视检查以下脂质分子以确保以下接触得到解决。如果需要，用户可以重新生成脂质hmmm。

蛋白质表面渗透：

没有发现蛋白质表面渗透。

脂环渗透：

未发现脂质环渗透。

膜组件生成。由于时间限制，我们首先生成脂质双分子层，然后生成离子和水盒。点击“下一步”生成离子和水盒。

第8步

第9步

NPAT/NPgT/NPT区别

NPAT

pcoupl                  = C-rescale

pcoupltype              = semiisotropic

tau_p                   = 5.0

compressibility         = 0.0     4.5e-5

ref_p                   = 1.0     1.0

refcoord_scaling        = com

NPgT

pcoupl                  = C-rescale

pcoupltype              = surface-tension

tau_p                   = 5.0

compressibility         = 4.5e-5  4.5e-5

ref_p                   = 0     1.0

refcoord_scaling        = com

NPT

pcoupl                  = C-rescale

pcoupltype              = semiisotropic

tau_p                   = 5.0

compressibility         = 4.5e-5  4.5e-5

ref_p                   = 1.0     1.0

refcoord_scaling        = com

定位

第1步

与设定膜的时候基本一致

将平衡的 HMMM 系统转换为全脂质系统

第2步

第1步

将平衡的全脂质系统转换为 HMMM 系统

HMMM介绍

高度移动膜模拟模型（Highly Mobile Membrane-Mimetic Model，HMMM）是一种用于膜模拟的模型，以下是关于它的详细介绍：

- **开发背景**：在传统的膜系统全原子模拟中，脂质的缓慢扩散使得难以对脂质的大重排和蛋白质-脂质相互作用进行采样。为解决这一问题，Tajkhorshid及其同事开发了HMMM。

- **原理**：该模型通过用小有机分子代替脂质尾巴来加速脂质运动，将最靠近膜中心的酰基尾部建模为流体有机溶剂，同时保持对脂质头基和短酰基尾部的原子描述，从而使脂质的扩散速度提高一到两个数量级。

- **应用**

    - **用于研究膜-蛋白质结合**：可有效模拟膜蛋白与脂质的相互作用过程，帮助科研人员理解膜蛋白如何与周围的脂质环境相互影响，例如在信号转导过程中，膜蛋白与特定脂质的结合如何引发细胞内的信号传递等。

    - **扩展到跨膜系统研究**：通过定制硅溶剂，HMMM可应用于跨膜系统，有助于研究跨膜蛋白的结构和功能，如跨膜蛋白的插入、折叠以及在跨膜运输中的作用等。

- **构建工具**：CHARMM - GUI HMMM Builder是专门用于构建HMMM模拟系统的工具，为用户提供了随时可用的输入文件，可用于模拟含/不含蛋白质的HMMM膜系统，并且支持CHARMM - GUI中所有的脂质类型，还能在HMMM膜和全长膜之间进行转换。