9月底-gmx在蛋白/核酸体系应用第三期开课

GROMACS（全称：GROningen MAchine for Chemical Simulations，格罗宁根化学模拟体系）是一套免费且开源的分子动力学模拟程序包，主要用来模拟研究蛋白质、脂质、核酸等生物分子的性质。它起初由荷兰格罗宁根大学生物化学系开发，目前由来自世界各地的大学和研究机构维护。基于算法上的优化，GROMACS效率很高。并且，GROMACS使用编译安装以期望在特定处理器下达到最优化的运行效率。GROMACS使用命令行接口运转，使用文件输入输出，提供剩余时间估计(ETA)反馈，提供分子轨迹查看器及分子轨迹分析扩展包。此外，GROMACS支持多种力场，能并行运行，或使用MPI做集群计算。GROMACS使用PDB文件导入分子坐标信息。导入一个或多个（例如溶剂）分子坐标文件开始计算，程序间隔一段模拟时间取样输出轨迹文件，这些轨迹文件可用自带的工具或自行编程分析。

*本次课程内容相较于第二期增加部分案例和内容，理论基础适当进行减少，分子对接也仅为基础课程，如果需要了解更详细，可以采购第二期的gmx和分子对接课程，2套原价4500，现在购买4000.

上课老师

基础理论讲解：喵老师（中科院某所老师）
实战操作讲解：汪老师（中科院某所博士）

两位老师既懂实验又懂计算，专业生物医药计算方面工作者

课程管理服务：邱新龙

课程案例

modeller同源建模

DNA-G4

粗粒化短肽自组装轨迹

核酸多肽复合物

核酸小分子复合物

核酸小分子复合物轨迹叠合

膜蛋白嵌入

热力学循环--MMGBSA

水中的磷脂酶A2

小分子对接模拟

锌指蛋白催化位点（锌配位）

锌指蛋白催化位点动态结构

胰酶的催化三联体 

Distance

DNA内部氢键数目统计

H-bonds

RMSD

RMSF

蛋白质-二氧化硅相互作用界面分析

核酸小分子复合物氢键数目统计

回转半径Rg

自由能面

课程内容

分子动力学理论基础  （1课时）

²分子动力学模拟在生物医药研究中的应用；

²分子力场的基本概念、函数形式、常用力场及其应用范围；

²分子动力学算法介绍：能量极小化算法、积分运动方程算法、周期边界条件、非键相互作用、热浴、压浴、限制和约束等。

²基础软件的安装和环境配置指导，包括WSL2环境启用、GROMACS所需环境和主程序的安装、gmx_MMPBSA/Autodock/ Autodock vina/packmol等软件的安装。

生物大分子（蛋白质）的模拟（3课时）

²蛋白质的生物化学基础； 

²坐标文件、拓扑文件、力场文件介绍；

²常用模拟指令和模拟运行文件介绍；

²模拟的基本流程：结构文件获取与检查，模拟体系的搭建，能量极小化，退火、平衡模拟，产生相模拟，运行轨迹处理；

基础案例：

1.结构文件的获取与检查；

2.同源建模及结构预测（Modeller//SWISS-MODEL//AlphaFold）；

3.常规溶液蛋白的模拟：学习如何修改结构文件和拓扑文件、如何确定组氨酸质子化状态、二硫键的处理、力场及水模型的选择等；

进阶案例：

1. 蛋白-磷酸化多肽复合物的处理与模拟：学习非标准残基参数转换；
2. 金属蛋白（特殊侧链修饰处理）模拟：学习如何构造金属配位键；

²结果分析：RMSD、RMSF、Rg、氢键分析、构象聚类、RAMA-PLOT、自由能面绘制等；

²VMD基础操作、轨迹结果分析及绘图。

蛋白质-小分子的模拟和分析  （2课时）

²蛋白-配体对接理论基础，搜索算法和打分函数的介绍；

²蛋白小分子基础对接案例练习和在线对接服务器（生物大分子）介绍；

²基础案例--蛋白小分子复合物模拟：学习小分子结构优化和拓扑文件获取、复合物拓扑文件和模拟运行参数文件的编写；

进阶案例：

1.结合自由能介绍，通过MMGBSA计算结合自由能；

2.增强采样：学习拉伸动力学和伞形采样的理论基础、模拟和分析；

²模拟结果分析：关键残基距离及角度分析、氢键网络、相互作用能计算、接触距离矩阵等。

核酸及核酸复合物的模拟和分析（1课时）

²核酸的生物化学基础； 

²核酸模拟案例：学习结构文件原子名修正和离子坐标的插入，核酸模拟的常规流程，学习如何根据实验结果添加合理的限制势；

²核酸适体-小分子复合物模拟案例：学习核酸小分子复合物的常规模拟流程和分析，学习如何添加配对碱基间的氢键距离限制势；

生物膜及膜蛋白模拟（1课时）

²膜蛋白基础介绍：磷脂、膜及膜蛋白结构基础，膜蛋白结构测定方法，常用生物膜力场等；

²常用的膜构建和蛋白嵌入方法；

²PACKMOL和CHARMM-GUI使用基础；

²运行案例：混合膜结构构建与预平衡，抗病毒药物模拟与分析，跨膜蛋白复合物模拟与分析。

粗粒化模拟（1课时）

²粗粒化力场基础知识（MARTINI及SIRAH力场为例）；

²使用Martini力场创建粗粒化系统，进行短肽的自组装模拟及小分子-蛋白结合过程模拟；

²使用SIRAH力场创建并模拟环形双链核酸、膜蛋白的粗粒化系统；

²结果分析：短肽自组装的团簇分析、溶剂可及表面积（SASA）计算、粗粒化结构还原、蛋白-小分子结合过程分析等。

生物分子-材料界面行为模拟 （1课时）

²生物功能材料模拟基础；

²材料拓扑文件构造（二氧化硅、FCC金属），体系搭建；

²运行案例：小分子影响蛋白质在二氧化硅表面吸附模拟

²蛋白在金属表面行为模拟；

²结果分析：蛋白吸附行为分析，测量接触表面积、分析氢键、盐桥、相互作用能等。

课程形式

课程形式为腾讯会议

时间为9月中下旬(具体时间暂定)，上课时间为

每周六晚上19：00

每周日下午14：00

每次课程共计3个小时，其中讲解部分占2.5小时

讨论答疑或简单练习部分占0.5小时

共计5个周末，如遇假期则会延后

提供长期视频回放以及答疑

可添加微信19907095031（同电话）

进入预报名群内

发票将会于培训课程第一周后1个星期内开出

报名费用：3000元