[发明专利]一种多肽链自组装过程的分子动力学研究方法

说明书

本发明属于分子动力学研究领域，公开了一种多肽链自组装过程的分子动力学研究方法。所述方法为：构建用于分子动力学模拟的带电界面以及多肽链；然后搭建分子动力学模拟体系，采用Gromacs计算软件模拟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。本发明借助分子动力学模拟，能够从原子尺度上观察多肽链的自组装过程，揭示带电界面对多肽链自组装的影响；且该方法对设备要求低、计算效率高，可研究物质在极端条件下的性质，并可同时获得系统的动力学与热力学信息。

技术领域

本发明属于分子动力学研究领域，具体涉及一种多肽链自组装过程的分子动力学研究方法。

背景技术

阿尔兹海默症是一种在老年人群体中的高发疾病，该疾病与蛋白质聚集并自组装形成的一种富含β结构的淀粉纤维有着密切的联系。这种淀粉纤维是由β淀粉样肽的短多肽链(Aβ)通过缠结和扭曲形成，并且其主要二级结构为β-sheet。研究表明，带电界面能够有效的促进多肽链自组装形成淀粉纤维。然而，实验上，我们无法直接在原子尺度上观察多肽链的动态演变过程，也就是说我们无法观察多肽链在带电界面上的自组装过程，这使得该自组装机制成为目前研究瓶颈。

随着科技的进步，计算机的运算速度越来越快，由此而诞生了一种借助计算机进行研究的方法，即分子动力学模拟。当前，该方法成为各领域的一种重要的研究方法。此外，该方法具备安全性高，可研究物质在极端条件下的性质和同时获得系统的动力学与热力学信息等优点。通过分子动力学模拟，我们能够在原子尺度上观察多肽链的自组装过程。目前，针对于多肽链在带电界面的自组装过程的研究，分子动力学模拟是一种新型的研究手段。

发明内容

针对现有技术难以在原子尺度上观察多肽链的自组装过程的问题，本发明的目的在于提供一种多肽链自组装过程的分子动力学研究方法。所述方法能够在原子尺度上观察多肽链自组装过程的动态演变过程。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种多肽链自组装过程的分子动力学研究方法，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。

步骤(4)中所述拟定的界面带电量为1:4～1:1。

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。