[发明专利]一种制作去质子化视黄醛发色团LYR分子力场文件的方法

说明书

本发明公开了一种制作去质子化视黄醛发色团LYR分子力场文件的方法，属于生物物理学领域。具体步骤如下：(1)基于已有的处理质子化发色团LYR分子力场文件，在描述结构的rtf文件中删除席夫碱氮上面的氢原子以及更改相应的成键项；(2)用在线工具CGenFF重新生成删除氢原子后发色团LYR的电荷分布；(3)用量子化学计算方法验证上述电荷分布；(4)根据已有的去质子化参数文件，正确设置prm文件里面bonds，angles，dihedrals，impropers项；(5)合并重新生成后的rtf和prm文件为str格式用于处理视蛋白去质子化的发色团LYR；该方法具有准确性高、可靠性强、操作简单等优点，且该发明方法解决了普通分子力场(如Charmm、Amber等)中不能处理去质子化视黄醛的问题。

技术领域

本发明属于生物物理学，分子动力学领域，具体涉及一种制作去质子化视黄醛发色团LYR分子力场文件的方法。

背景技术

分子力场根据量子力学的波恩-奥本海默近似，一个分子的能量可以近似看作构成分子的各个原子的空间坐标的函数，简单地讲就是分子的能量随分子构型的变化而变化。

生物分子中，发色团是接收光能量引起分子构象变化的重要部分。本发明重点提及的发色团LYR是由视黄醛和赖氨酸组合而成的小分子。光照下，视蛋白中暗态的all-trans视黄醛发生异构化反应，转变为13-cis结构，进而视黄醛上的席夫碱发生去质子化反应，该反应普遍存在于各类生物体的视蛋白中。视黄醛异构、以及质子状态的改变拉动周边的氨基酸残基发生位移，使得原先封闭离子通道的氢键网络被破坏，导致离子通道逐渐打开，从而引发一系列复杂的光循环过程。

光遗传学技术就是利用激光脉冲促使视蛋白传输导致兴奋性刺激的阳离子流或者抑制性刺激的阴离子流(通过离子通道传输)，进而高度精确地控制细胞行为，该技术在神经科学，医学等领域具有广阔的应用前景。

视蛋白体系很大，对其模拟和计算的研究一般在分子动力学层次进行，所以需要描述该蛋白的分子力场文件。同时注意到视蛋白中席夫碱发生去质子化反应的现象广泛存在，具有普遍性。然而由于官方标准力场缺乏对于去质子化视黄醛发色团LYR的描述，对于该蛋白光循环中间体的模拟和计算难以处理，所以需要制作一种能够处理视蛋白中去质子化视黄醛发色团LYR分子力场文件的方法。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种制作去质子化视黄醛发色团LYR分子力场文件的方法。

本发明采用的技术方案如下：一种制作去质子化视黄醛发色团LYR分子力场文件的方法，包括以下步骤：

步骤一、基于已有的处理质子化发色团LYR分子力场文件，在描述结构的rtf文件中删除席夫碱氮上面的氢原子以及更改相应的成键项；

步骤二、用在线工具CGenFF重新生成删除氢原子后发色团LYR的电荷分布；

步骤三、用量子化学计算方法验证步骤二的电荷分布；

步骤四、根据已有的去质子化参数文件，正确设置prm文件里面bonds，angles，dihedrals和impropers项；

步骤五、合并重新生成后的rtf和prm文件为str格式用于处理视蛋白去质子化的发色团LYR。

进一步的，所述步骤一具体包括：在CHARMM官网下载描述质子化发色团LYR结构的rtf文件，删除rtf文件中描述席夫碱氮上面的氢原子那一行，同时，删除氢原子后，由于NZ与HZ没有成键，需要删除该成键项。

进一步的，所述步骤二具体包括：上传去质子化的发色团LYR三级结构，CGenFF处理后，其生成的rtf文件中，电荷会在删除的氢原子附近重新分布，以达到去质子化发色团LYR体系电荷平衡的状态。