四、MD模拟流程

1. 体系准备
- 获取蛋白质结构（PDB下载或预测）
- 检查结构完整性：缺失原子、残基、二硫键
- 添加氢原子（根据pH确定质子化状态）
- 选择力场和溶剂模型（如TIP3P、SPC/E）
- 构建模拟盒子，添加溶剂分子和离子（中和体系，模拟生理盐浓度）
- 工具：LEaP（AMBER）、pdb2gmx（GROMACS）、CHARMM-GUI
2. 能量最小化
- 目的：消除不合理的原子接触和键长/键角畸变
- 算法：最陡下降法（Steepest Descent）→ 共轭梯度法（Conjugate Gradient）
- 判断标准：体系势能达到最小值，最大受力<1000 kJ/mol/nm
3. 平衡阶段
- NVT平衡：在恒定体积下升温至目标温度（如300K），温度耦合（如V-rescale）
- NPT平衡：在恒定温度和压强下平衡密度，压强耦合（如Parrinello-Rahman）
- 判断标准：温度、密度、能量、RMSD均达到稳定波动
- 典型时长：100 ps - 1 ns
4. 生产模拟（Production Run）
- 在平衡后的构象上开始长时间采样
- 记录轨迹（坐标、速度、能量等）
- 典型时长：100 ns - 10 μs（取决于体系和计算资源）
- 现代GPU加速：RTX 4090可达~100 ns/天（~50,000原子体系）
5. 轨迹分析
- 结构分析：RMSD、RMSF、回旋半径（Rg）
- 动力学分析：主成分分析（PCA）、自由能面构建
- 相互作用分析：氢键、盐桥、疏水接触、π-π堆积
- 工具：VMD、MDAnalysis、MDTraj、CPPTRAJ