[发明专利]一种多肽链自组装过程的分子动力学研究方法

权利要求书

1.一种多肽链自组装过程的分子动力学研究方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)借助Material Studio软件，绘制HS(CH₂)₁₁COOH分子，并保存为pdb文件格式；

(2)使用Gromacs软件，导入步骤(1)得到的pdb文件，通过分子的平移与复制，按照密排六方堆积形式，得到以18×18方式排列并且分子间间距为的由324条分子组成的自组装单层界面，分别标志为界面分子序列1～324，并保存为gro文件格式；

(3)构建高为5nm，并且长和宽与步骤(2)的自组装单层界面相等的盒子，将自组装单层界面放置在盒子底部，随后往盒子中加入水分子，使用Gromacs软件在300K的温度下进行1ns的NVT系综模拟，得到与实验上结构相符的自组装单层界面，并保存为gro文件格式；

(4)根据拟定的界面带电量，计算出步骤(3)界面带电荷的分子数N；

(5)在界面分子序列1～324中，生成N个不重复的随机数，然后对步骤(3)得到的gro文件进行修改，修改方式为删去N个随机数对应的分子中羧基上的氢原子，最后保存为gro文件格式，即得到了拟定带电量的带电界面；

(6)将步骤(5)的带电界面放置在构建的高为10nm，且长和宽与带电界面相等的盒子底部，构建溶质多肽链随机分布在带电界面上方，然后在盒子中加入水分子构建溶剂，以及钠离子中和带电界面的电荷，得到模拟体系；

(7)采用Gromacs计算软件模拟步骤(6)所得体系中多肽链自组装过程，根据结果进行分子动力学研究。

2.根据权利要求1所述的一种多肽链自组装过程的分子动力学研究方法，其特征在于：步骤(4)中所述拟定的界面带电量为1:4～1:1。

3.根据权利要求1所述的一种多肽链自组装过程的分子动力学研究方法，其特征在于：步骤(6)所述的多肽链为两端分别采用酰胺基和乙酰基进行封端的Aβ(16-22)多肽链；所述多肽链设定的浓度为48mmol/L。

4.根据权利要求1所述的一种多肽链自组装过程的分子动力学研究方法，其特征在于：步骤(7)中所述分子动力学研究包括绘制多肽链动态演变过程中的快照图，分析多肽链中二级结构的含量，所形成β-sheet的长度、可及化面积、回转半径、多肽链主链与Z轴方向间的夹角或多肽链带电氨基酸基团的径向分布函数。

5.根据权利要求1所述的一种多肽链自组装过程的分子动力学研究方法，其特征在于步骤(7)中所述模拟的过程具体步骤如下：

(a)首先，采用最陡下降法，进行2000步的能量最小化，消除模型搭建产生的不合理接触；

(b)然后，对多肽链所有的原子和界面末端的硫原子施加位置限制，在300K温度下，进行1ns的NVT系综模拟，使得溶质和溶剂充分混合；

(c)最后，仅对界面末端的硫原子施加位置限制，在300K温度下，进行100ns的NPT系综模拟。

6.根据权利要求1所述的一种多肽链自组装过程的分子动力学研究方法，其特征在于：步骤(7)中所述模拟的过程采用蛙跳算法进行积分求解，其积分步长为2fs。

7.根据权利要求1所述的一种多肽链自组装过程的分子动力学研究方法，其特征在于：步骤(7)中所述模拟的过程采用Particle Mesh Ewald算法对长程静电相互作用进行求解计算，其截断半径为1.2nm；Lenard-Jones相互作用的截断半径为1.2nm。

8.根据权利要求1所述的一种多肽链自组装过程的分子动力学研究方法，其特征在于：步骤(7)中所述模拟的过程采用linear constraint solver算法约束所有的键长。

9.根据权利要求1所述的一种多肽链自组装过程的分子动力学研究方法，其特征在于：步骤(7)中所述模拟的过程采用Nose-Hoover方法来恒定模拟的温度，其耦合常数为0.2ps。

10.根据权利要求1所述的一种多肽链自组装过程的分子动力学研究方法，其特征在于：步骤(7)中所述模拟的过程采用Parrinello-Rahman算法来模拟压强，将压强控制在1bar，且其耦合常数为1ps。