AMBER WORKSHOP AMACI
TR-GRID $AMBERHOME programları kullanılarak :
1) İlaç-reseptör etkileşimlerinin Autodock_vina ile incelenmesi
2) AMBER Molecular Mechanics
3) İlaçların bağlanma değerlerinin (Ka ve ∆G) MM-PBSA (Molecular Mechanics/Poisson-Boltzmann
Surface Area) yöntemi ile belirlenmesi
4) Madde 1-3 için gerekli programların TR-GRID de çalıştırılması
KONU
Oseltamivir, Zanamivir ve Peramivir gibi nöraminidaz ilaçların influenza A tipi retrovirüs enfeksiyonlarına
karşı etki mekanizmalarının in siliko yöntemlerle incelenmesi
METOT ve ARAÇLAR
$AMBERHOME@TRGRID programları : autodock_vina v1 ve AMBER v10 program paketi, 2HU4.pdb,
chimera, Autodock Tools (ADT)
GAMESS QUANTUM MECHANICS WORKSHOP AMACI
1) GAMESS input dosyalarının GAPEDIT ile hazırlanması
2) GAMESS işlerinin PBS script ile node’lara gönderilmesi
İnsanlara bulaşan İnfluenza-A retrovirüs tipleri
Figure was adapted from A. Moscona (2005). Neuraminidase İnhibitors for Influenza. Drug Therapy, 353, 1363-1373.
Taylor NR, von Itzstein M (March 1994). "Molecular modeling studies on ligand binding to sialidase from influenza virus and
the mechanism of catalysis". Journal of Medicinal Chemistry 37 (5): 616–24.
Anti-influenza ilaç geliştirme çabaları nöraminidaz enziminin kristal yapısını 1983’te Colman1 grubu
yayınladıktan sonra hızlandı.
1. PM Colman, JN Varghese, WG Laver (1983). Structure of the catalytic and antigenic sites in influenza virus
neuraminidase. Nature; 303:41-44.
İçerik: Zanamivir, 1989
Ticari isim: Relenza
Firma:GlaxoSmithKline (UK)
Uygulama: Oral inhalation
Metot: In Siliko, GRID (Molecular
Discovery Ltd.)
İçerik: Oseltamivir
Ticari isim: Tamiflu
Firma:GlaxoSmithKline (USA)
Uygulama: Capsulles
Metot: In Siliko
İçerik: Peramivir, 2009
Ticari isim: Faz-III test aşaması
Firma:BioCryst Pharmaceuticals
(USA), Allience of U.S. Department of
Health and Human Services
Uygulama: Intravenous or
intramascular
Metot: Kristalografi, In Siliko
ethyl (3R,4R,5S)-5-amino-4-acetamido3-(pentan-3-yloxy)cyclohex-1-ene-1carboxylate
(2R,3R,4S)- 4-[(diaminomethylidene)amino]3-acetamido- 2-[(1R,2R)- 1,2,3trihydroxypropyl]- 3,4-dihydro- 2H-pyran- 6carboxylic acid
(1S,2S,3S,4R)-3-[(1S)-1-acetamido-2-ethylbutyl]-4- (diaminomethylideneamino)-2hydroxy-cyclopentane- 1-carboxylic acid
$AMBERHOME
module load tr-01-ulakbim/application/amber10/intel
AMBER v10 http://ambermd.org
GAMESS QM http://www.msg.ameslab.gov/GAMESS/GAMESS.html
GABEDIT http://gabedit.sourceforge.net
Discovery Studio Visualizer v2.0 http://www.accelrys.com
AutoDock (MGL) Tools v1.x.x http://mgltools.scripps.edu
Autodock_vina http://vina.scripps.edu
VMD http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd
En sık kullanılan koordinat dosyaları
1) Protein Data Bank (PDB) formatı (makro moleküller, ligand, su, iyonlar, vb.)
REMARK
HELIX
SHEET
SSBOND
atom
# atom type residue chain res.#
x
y
z
-------------------------------------------------------------------------------------------ATOM
..
TER
HETATM
TER
CONECT
END
1
N
VAL
A
83
-0.603
65.642
77.183
2
CA
MOL
A/B
312 -0.883
67.005
76.630
2) SYBYL mol2 formatı (makromoleküller, küçük moleküller)
#Creation time: Mon Apr 03 11:57:47 GTB Daylight Time 2010
@<TRIPOS>MOLECULE
zanamivir
42
42
1 0 0
PROTEIN
USER_CHARGES
@<TRIPOS>ATOM
# atom type
x
y
z
atom type chain
-------------------------------------------------------------------------------------------1
C1
-2.2360
..
@<TRIPOS>BOND
1
1
3
2
81.9860
111.4310 C.2
1
ZMR
0.2503
Uygun PDB dosyası seçimi
PROTEIN DATA BANK http://www.rcsb.org
Protein, RNA, DNA, Glikoprotein, reseptör-ilaç komplex yapıları
Dosya formatı : PDB
Search (Arama) ile molekül(ler) bulunabilir
1) Kristal (susuz ortamda) yapı koordinatları. Metot: X-RAY kristalografisi
-Tek bir yapı.
-Monomerler kristallenirken dimer veya tetramer yapı oluşturabilirler. Bu durumda birinci monomer
yapı koordinatları tercih edilir
-Hidrojen atomları dahil değildir. Mümkünse <2.5 Ao çözünürlük tercih edilmelidir.
-Çok az miktarda kristallenmiş su molekülleri içerebilir.
2) Çözelti (sulu ortamda) yapı koordinatları. Metot: NMR yapı tayini
-Ortalama bir yapı veya birden fazla üst-üste çakıştırılmış yapılar olabilir.
-Gerekli olmadıkça su molekülleri içermezler
BIOMAGNETIC RESONANCE BANK (BMRB) http://www.bmrb.wisc.edu/index.html
PDB formatında Biomoleküllerin NMR çözelti yapıları
DOCKING ve MOLECULAR MECHANICS için kristal yapıları tercih ediniz.
Protein Data Bank’ta uygun H1N1 tipi nöraminidaz enzim koordinatları seçimi
amino asitler
RESEPTÖR VE LİGAND KOORDİNATLARI
CHIMERA kullanımı
--chimera’yı çalıştırınız
chimera
File>Fetch By ID >PDB seçiniz
> kutuya 2hu4 yazınız
> Fetch
--2 adet tetramer kristal yapısı. Monomerler: A, B, C, D, E, F, G, H
--sadece monomer A ile çalışılacak. Monomer A koordinatlarını 2HU4_A.pdb olarak kaydediniz
Select>Chain>A
File> Save PDB
File name : 2HU4_A.pdb
“Save Selected atoms only” ve “Use untransformed atoms only” işaretleyiniz
> Save
-- 2HU4.pdb dosyasını kapatınız ve 2HU4_A.pdb dosyasını yükleyiniz.
File>Close
File>Open
File name : 2HU4_A.pdb > Open
-- Actions>Atoms/Bonds>delete
-- Ligandı (oseltamivir) PDB formatında kaydediniz
Select>Residue>G39
File>SavePDB>Save Selected Atoms Only> Filename: oseltamivir.pdb
RESEPTÖR VE LİGAND HAZIRLANMASI
EDİTÖR KULLANIMI
nedit veya vi editörleri
2HU4.pdb dosyasındaki reseptör (nöraminidaz) koordinatları
-- 2HU4 dosyasında ATOM 1 ile TER 2963 arasındaki atom koordinatlarını kopyalayıp
-- bir başka dosyaya yapıştırınız ve rec.pdb olarak kaydediniz
ATOM
1 N VAL A 83
..
..
TER 2963 ILE A 468
-0.603 65.642 77.183 1.00 23.27
N
2HU4.pdb dosyasındaki ligand (oseltamivir) koordinatları
-- 2HU4 dosyasında HETATM23705 ile HETATM23724 arasındaki atom koordinatlarını kopyalayıp
-- bir başka dosyaya yapıştırınız ve oseltamivir.pdb olarak kaydediniz.
HETATM23705 C1 G39 A 800
..
..
HETATM23724 N4 G39 A 800
-3.037 80.824 111.119 1.00 25.76
C
0.933 78.130 109.177 1.00 23.72
N
CYSTINE BAĞLARININ BELİRLENMESİ
-- cystine (-S-S-)AMBER kodu : CYX
-- cystein (-SH) AMBER kodu : CYS
-- 2HU4.pdb dosyasını less, vi veya nedit ile text olarak görüntüleyiniz
-- SSBOND satırlarını bulunuz ve A monomerine karşılık gelen cystine bağlarını kaydediniz
2HU4.pdb
SSBOND
SSBOND
SSBOND
SSBOND
SSBOND
SSBOND
SSBOND
SSBOND
1
2
3
4
5
6
7
8
CYS
CYS
CYS
CYS
CYS
CYS
CYS
CYS
A
A
A
A
A
A
A
A
92
124
183
232
278
280
318
421
CYS
CYS
CYS
CYS
CYS
CYS
CYS
CYS
A
A
A
A
A
A
A
A
417
129
230
237
291
289
336
447
-- rec.pdb dosyasını açınız.
-- CYS aminoasitler (residue): 92, 417, 124, 129, 183, 230, 232, 237, 278, 291, 280, 289, 318, 421, 447
-- Belirlenen CYS aminoasitlerin PDB dosyasındaki KOD isimlerini CYS  CYX olarak değiştiriniz
ve pdb dosyasını rec_amber.pdb olarak kaydediniz.
Örnek ;
CYS:
CYX:
ATOM
ATOM
62
62
N
N
CYS
CYX
A
A
92
92
-17.988
-17.988
76.072
76.072
85.388
85.388
1.00 22.34
1.00 22.34
N
N
DOCK
AutoDOCK Tools (ADT) ile reseptör ve ligandı hazırlama
Önemli hususlar
Kısmi atom yükleri : Gestaiger yükleri
Protein : Polar atomlar hidrojen içerir. Polar olmayan atomlar hidrojen içermez.
Ligand : Atomlar hidrojen içermez.
Autodock dosya formatı : PDBQT
-- ADT yi çalıştırınız
adt
--Auto Dock button’una basınız ve beliren pencerede Dismiss’e basınız
Ligand hazırlama:
Ligand>Input>Open klasörünüzden oseltamivir.pdb seçiniz
Ligand > Tosrion Tree>Choose Torsions
Ligand>Output>Save as PDBQT> oseltamivir.pdbqt olarak kaydediniz
Protein hazırlama:
File > Read Molecule > klasörünüzden pdb formatında rec.pdb seçiniz
Edit > Hydrogens > Add > Polar Only  Ok
Grid > Macromolecule > Choose > rec>Select Molecule> File name : rec.pdbqt
Grid > Grid Box  Spacing : 1
Button’ları kullanarak GRID kutunuzun boyutlarını belirleyiniz ve aşağıdaki gibi kaydediniz
Grid Points
Center Grid Box
x_dimension 26
x_center : -0.964
y_dimension 28
y_center : 81.448
z_dimension 30
z_center : 109.51
run.sh :
DOCK
AUTODOCK_VINA
-- mkdir ile kendinize bir
$HOME/klasor yaratınız. Bu
klasörde olması gereken dosyalar:
rec.pdbqt,
oseltamivir.pdbqt,
vina.in
run.sh
vina.in:
receptor = rec.pdbqt
ligand = oseltamivir.pdbqt
out = docked_results.pdbqt
size_x = 26
size_y = 28
size_z = 30
center_x = -0.964
center_y = 81.448
center_z = 109.51
exhaustiveness = 8
#
#
#
#
#
C
c
A
i
!
P
P
P
P
A
d
M
f
/
B
B
B
B
L
b
S
S
S
S
I
$
BE
[
ec
HO
fi
if [
ec
HO
fo
do
in
SM
CA
RB
"
ho
ST
/
q
N
l
V
A
L
I
x
sh
trgridd@ce.ulakbim.gov.tr
swineflu
nodes=1:ppn=2
_
I
N
$
"
_N
D
S
=
P
P
O
I
M
"
B
B
D
Z
A
/
S
S
E
I
_
h
_
N
D
o
N
N
FI
I
I
m
O
o
L
=
Z
e
D
d
E
"
I
_
E
e
=
/
N
p
F
f
$
h
I
a
I
i
P
ome_palamut1/cenk/klasor"
a
E
e
S
m
"
:
_
ut
!
$
NO
"x$
ho "
ST_N
r ho
L
L
O
s
S
S
D
t
B_HO
F Ho
EFIL
in
S
s
E
$
T
t
=
{
S
s
`
L
"
:
p
S
!
$
wd
B_
=
L
`
H
"x"
SB_H
/lsf
OSTS
l
L
l
B
1
=
P
D
/s
"
BS
EF
o
x
_
I
f
"
N
L
tware/tr-01-ulakbim/application/amber10/bin"
] ; then
ODEFILE"
E
] ; then
OSTS"
_nodefile.$$
}
echo $host >> ${HOST_NODEFILE}
done
fi
if [
ec
ex
fi
echo
CPU_
echo
echo
cat
echo
echo
echo
CPU_
echo
NODE
for
do
ec
ss
done
echo
DO_P
/hom
$HOS
####
$AMB
/hom
"x$HOST_NODEFILE" = "x" ]; then
ho "No hosts file defined.
Exiting..."
it
"
NE
"
"
$H
"
$
"
NE
"
S=
ho
*
E
N
N
O
*
H
*
E
C
`
s
*
D
o
o
S
*
O
*
D
h
c
t
*
E
d
d
T
*
M
*
E
e
a
*
D
e
e
_
*
E
*
D
c
t
i
***
=`c
co
s i
NOD
***
*
a
u
n
E
*
****
=`ca
king
$HO
n ${
*****
t $HO
nt: $
$HOS
FILE
*****
***
t $
ss
ST_
NOD
*
H
h
N
E
*
S
C
T
*
T
P
_
*
_
U
N
*
N
_
O
*
O
N
D
*
D
E
E
*
E
E
F
*
F
D
I
*
I
E
L
*
L
D
E
************************************************"
E | wc -l`
"
: "
**********************************************************"
***
OST
fo
ODE
S}
*
_
r
F
***
NOD
ea
ILE
****************************************************"
EFILE | wc -l`
ch node:"
`
ho "Checking $host..."
h $host hostname
A
e
T
#
E
e
"
R
_
_
#
R
_
*
A
p
N
#
B
p
*
L
a
O
#
I
a
*
L
l
D
#
N
l
*
E
a
E
#
/
a
*
L
m
F
#
v
m
*
=
u
I
#
i
u
*
"
t
L
#
n
t
*
m
1
E
#
a
1
***************************************************************"
pirun -np $CPU_NEEDED ";export DO_PARALLEL
/software/tr-01-ulakbim/library/lam-7.1.4-intel9.1/bin/lamboot
############################################################
--config $CALISMA_DIZINI/vina.in --log $CALISMA_DIZINI/vina.log
/software/tr-01-ulakbim/library/lam-7.1.4-intel9.1/bin/lamhalt
DOCK
AUTODOCK_VINA
-- vina işini gönderiniz
qsub run.sh
Output : vina.out (energy scores)
docked_results.pdbqt (dock olmuş molekül koordinatları)
vina.out :
mode | affinity | dist from best mode
| (kcal/mol) | rmsd l.b.| rmsd u.b.
-----+------------+----------+---------1
-6.7
0.000 0.000
2
-6.7
2.226
4.415
3
-6.6
2.318
4.118
4
-6.3
1.586
2.074
5
-6.2
2.241
4.783
6
-6.1
2.108
4.903
7
-6.0
2.192
5.004
8
-5.7
2.951 4.128
9
-5.6
2.798
3.724
Dock koordinatları görüntüleme
--adt çalıştırınız.
--Float Dashboard Widget button’una basıp “Phyton Molecule
Viewer (PMV)” pencerini ekranınızın farklı bir yerine
taşıyınız
File > Read Molecule > rec.pdb
File > Read Molecule > docked_results.pdbqt
PMV de MS ile reseptörün yüzey görünümünü açınız
PMV de birinci oseltamivir dışında diğer ligandların line
button’nunu inaktif ediniz.
PMV de birinci oseltamivir için Display S&B ve Atom
opsiyonlarını işaretleyiniz.
PMV de birinci oseltamivir’I Select ile seçiniz
Edit>Add Hydrogens> All Hydrogens >OK
File > Save > Write PDB>oseltamivir_docked.pdb olarak
kaydediniz.
AMBER v10 (2008)
Assisted Model Building with Energy Refinement
•D.A. Case, T.A. Darden, T.E. Cheatham, III, C.L. Simmerling, J. Wang, R.E. Duke, R.
Luo, K.M. Merz, B. Wang, D.A. Pearlman, M. Crowley, S. Brozell, V. Tsui, H. Gohlke, J.
Mongan, V. Hornak, G. Cui, P. Beroza, C. Schafmeister, J.W. Caldwell, W.S. Ross, and
P.A. Kollman (2008), AMBER 10, University of California, San Francisco.
http://ambermd.org
AMBER v10
Mighty AMBER
Determines
Molecular
Force Field for amino acids, (deoxy) ribonucleot(s)ides, sugars, small organic molecules
semiempirical quantum charges for small molecules (AM1-BCC ~ RESP)
Dynamics (MM)
Explicit solvent simulations
Particle Mesh Ewald
NMR restraints
Poisson Boltzmann
Implicit solvent simulations
Poisson Boltzmann
Generalized Born
Stand-alone simulations
NMR restraints (NOE distance, dihedral angle, dipolar couplings,
chemical shifts)
X-Ray restraints (distance and torsion angles)
Quantum
Mechanics/Molecular Mechanics (QM/MM)
~
QSAR
Study Enzyme (receptor) – Substrate (ligand) interactions
Substrate (ligand) = QM_semiempirical Hemiltonian (AM1-BCC, PM3, MINDO/2), Gaussian
Enzyme (receptor) = MM
Thermodynamics
Constant
pH simulations, pKa shifts for titratible groups
Transition
Docking
G, H, S, Cv, Binding constant
state analysis
(locus of the receptor must be known)
AMBER Force Field
antechamber
receptor, receptor+ligand
GAFF,
AM1, PM3, MINDO/2
LeaP
ligand
X-Ray , NMR
gamess, gaussian
prepare amber
parameters
prmtop , xyz
redII
MM
HF/6-31G*, B3LYP/6-31G*,
RESP charges
QM/MM
input parameters
sander
NMR or X-Ray
restraints
sander.QMMM
sander.LESS
pmemd
ptraj
trajectory
trajectory
ptraj
pbsa
vmd
delphi
mm-pbsa
sander
vmd
nmode
molsurf
G, H, S, Cv, Gsolv, Kd
Chimera
Sirius
MM by AMBER10
EPtot =
Σ Kr (r – req)2
bonds
+ Σ KΘ (Θ – Θeq)2
angles
+ Σ (Vn/2) (1 + cos[nФ – γ])
dihedral
atoms
+ Σ (Aij / R12ij) - (Bij / R6ij)
i ≠ j
atoms
+ Σ (qi qj / εs Rij)
i ≠ j
[
[
+ EEP
bond
angle
dihedral
van der Waals
electrostatic
extra points (optional) ]
atoms
- ( 1/2) Σ μindi . E(o)i
i ≠ j
polarization (optional) ]
AMBER ile 10 ns Molecular Dynamics
Aşağıda belirtilen klasörleri mkdir
ile yaratınız ve bu klasörlere gerekli
input ve pdb dosyalarını taşıyınız
ante : oseltamivir_docked.pdb
prmtop : rec_amber.pdb
relax : relax.in
temp : temp.in
md : md.in
ptraj : ptraj.in
mmpbsa : coord.in, mmpbsa.in
mdout
Relax.in:
Relax the entire system
&cntrl
imin
= 1,
maxcyc = 1000,
ncyc
= 500,
ntb
= 1,
ntr
= 0,
cut
= 9,
ntx
= 1
/
Temp.in:
Temperature equilibration
&cntrl
imin=0, nstlim=10000, ntb=1, irest=0, ntx=1,
ntc=2, ntf=2,
ntt=3, tempi=0, temp0=298.15, gamma_ln=1, vlimit=5,
dt=0.002,
ntpr=250, ntwx=250,
cut=9,
&end
Md.in :
Pressure equilibration and Molecular dynamics
&cntrl
imin=0, nstlim=500000,
dt=0.002, cut=9, irest=1, ntx=5,
ntt=3, gamma_ln= 1.0, tempi=298.15, temp0=298.15,
ntb=2, ntp=1, pres0=1, taup=2,
ntc = 2, ntf = 2,
ntpr=2500, ntwx=2500, ntr=0,
&end
Antechamber ile AM1-BCC kısmi atom yükleri hesaplama
-- AM1-BCC-Austin Model 1 with Bond and Charge Correction
-- DFT HF/6-31 G* kısmi yüklerine benzer sonuçlar
cd ante
antechamber –i oseltamivir.pdb –fi pdb –o ligand.mol2 –fo mol2 –at gaff –c bcc –nc 0 –rn MOL –j 4
parmchk –i ligand.mol2 –f mol2 –o ligand.params
AMBER ile 10 ns Molecular Dynamics
XLEAP, TLEAP, SLEAP, Parameter&Topology ve Coordinate dosyaları
cd prmtop
-- xleap veya tleap çalıştırınız
source leaprc.ff99SB
source leaprc.gaff
loadamberparams ../ante/ligand.params
lig=loadmol2 ligand.mol2
rec=loadpdb rec_amber.pdb
com=combine {rec lig}
check com
charge com
saveamberparm com com_mmpbsa.prmtop com_mmpbsa.x
saveamberparm rec rec_mmpbsa.prmtop red_mmpbsa.x
saveamberparm lig lig_mmpbsa.prmtop lig_mmpbsa.x
addions2 com Na+/Cl- 0/sayı (0: nötrallemek için ; sayı: counterion sayısı)
solvateoct com TIP3PBOX 10 0.4 (su molekülleri 10 veya 8 Ao olabilir)
saveamberparm com mol.prmtop mol.x
savepdb com com.pdb
Output dosyaları : com.prmtop (parameter&topology) ve com.x (coordinates)
com.incrd
com.pdb
AMBER Molecular Dynamics
run.sh
#!/bin/sh
#PBS -q trgridd@ce.ulakbim.gov.tr
#PBS -N swineflu
#PBS -l nodes=20:ppn=1
## Export all my environment variables to the job
#PBS -V
CALISMA_DIZINI="/home_palamut1/cenk/klasor"
cd $CALISMA_DIZINI
AMBERBIN="/home_palamut1/software/tr-01-ulakbim/application/amber10/bin"
if [ "x$PBS_NODEFILE" != "x" ] ; then
echo "PBS Nodefile: $PBS_NODEFILE"
HOST_NODEFILE=$PBS_NODEFILE
fi
if [ "x$LSB_HOSTS" != "x" ] ; then
echo "LSF Hosts: $LSB_HOSTS"
HOST_NODEFILE=`pwd`/lsf_nodefile.$$
for host in ${LSB_HOSTS}
do
echo $host >> ${HOST_NODEFILE}
done
fi
if [ "x$HOST_NODEFILE" = "x" ]; then
echo "No hosts file defined. Exiting..."
exit
fi
echo "***********************************************************************"
CPU_NEEDED=`cat $HOST_NODEFILE | wc -l`
echo "Node count: $CPU_NEEDED"
echo "Nodes in $HOST_NODEFILE: "
cat $HOST_NODEFILE
echo "***********************************************************************"
echo $HOME
echo "***********************************************************************"
CPU_NEEDED=`cat $HOST_NODEFILE | wc -l`
echo "Checking ssh for each node:"
NODES=`cat $HOST_NODEFILE`
for host in ${NODES}
do
echo "Checking $host..."
ssh $host hostname
done
Run.sh devamı
AMBER Molecular Dynamics
echo "***********************************************************************"
DO_PARALLEL="mpirun -np $CPU_NEEDED ";export DO_PARALLEL
/home_palamut1/software/tr-01-ulakbim/library/lam-7.1.4-intel9.1/bin/lamboot $HOST_NODEFILE
##########################################################################
$DO_PARALLEL $AMBERBIN/pmemd -O -i $CALISMA_DIZINI/relax/relax.in -o $CALISMA_DIZINI/relax/relax.out \
–p $CALISMA_DIZINI/prmtop/mol.prmtop -c $CALISMA_DIZINI/prmtop/mol.x -r $CALISMA_DIZINI/relax/mol.relax.x
$DO_PARALLEL $AMBERBIN/pmemd -O -i $CALISMA_DIZINI/temp/temp.in -o $CALISMA_DIZINI/temp/temp.out -p \
$CALISMA_DIZINI/prmtop/mol.prmtop -c $CALISMA_DIZINI/relax/mol.relax.x -r $CALISMA_DIZINI/temp/mol.temp.x -x
$CALISMA_DIZINI/temp/mol.temp.traj
$DO_PARALLEL $AMBERBIN/pmemd -O -i $CALISMA_DIZINI/md/md.in -o $CALISMA_DIZINI/md/md1.out –p \
$CALISMA_DIZINI/prmtop/mol.prmtop -c $CALISMA_DIZINI/temp/mol.temp.x -r $CALISMA_DIZINI/md/mol.md1.x –x \
$CALISMA_DIZINI/md/mol.md1.traj
$DO_PARALLEL $AMBERBIN/pmemd -O -i $CALISMA_DIZINI/md/md.in -o $CALISMA_DIZINI/md/md2.out -p \
$CALISMA_DIZINI/prmtop/mol.prmtop -c $CALISMA_DIZINI/md/mol.md1.x -r $CALISMA_DIZINI/md/mol.md2.x –x \
$CALISMA_DIZINI/md/mol.md2.traj
$DO_PARALLEL $AMBERBIN/pmemd -O -i $CALISMA_DIZINI/md/md.in -o $CALISMA_DIZINI/md/md3.out -p \
$CALISMA_DIZINI/prmtop/mol.prmtop -c $CALISMA_DIZINI/md/mol.md2.x -r $CALISMA_DIZINI/md/mol.md3.x –x \
$CALISMA_DIZINI/md/mol.md3.traj
$DO_PARALLEL $AMBERBIN/pmemd -O -i $CALISMA_DIZINI/md/md.in -o $CALISMA_DIZINI/md/md4.out -p \
$CALISMA_DIZINI/prmtop/mol.prmtop -c $CALISMA_DIZINI/md/mol.md3.x -r $CALISMA_DIZINI/md/mol.md4.x -x \
$CALISMA_DIZINI/md/mol.md4.traj
$DO_PARALLEL $AMBERBIN/pmemd -O -i $CALISMA_DIZINI/md/md.in -o $CALISMA_DIZINI/md/md5.out -p \
$CALISMA_DIZINI/prmtop/mol.prmtop -c $CALISMA_DIZINI/md/mol.md4.x -r $CALISMA_DIZINI/md/mol.md5.x -x \
$CALISMA_DIZINI/md/mol.md5.traj
$DO_PARALLEL $AMBERBIN/pmemd -O -i $CALISMA_DIZINI/md/md.in -o $CALISMA_DIZINI/md/md6.out -p \
$CALISMA_DIZINI/prmtop/mol.prmtop -c $CALISMA_DIZINI/md/mol.md5.x -r $CALISMA_DIZINI/md/mol.md6.x -x \
$CALISMA_DIZINI/md/mol.md6.traj
$DO_PARALLEL $AMBERBIN/pmemd -O -i $CALISMA_DIZINI/md/md.in -o $CALISMA_DIZINI/md/md7.out -p \
$CALISMA_DIZINI/prmtop/mol.prmtop -c $CALISMA_DIZINI/md/mol.md6.x -r $CALISMA_DIZINI/md/mol.md7.x -x \
$CALISMA_DIZINI/md/mol.md7.traj
$DO_PARALLEL $AMBERBIN/pmemd -O -i $CALISMA_DIZINI/md/md.in -o $CALISMA_DIZINI/md/md8.out -p \
$CALISMA_DIZINI/prmtop/mol.prmtop -c $CALISMA_DIZINI/md/mol.md7.x -r $CALISMA_DIZINI/md/mol.md8.x -x \
$CALISMA_DIZINI/md/mol.md8.traj
$DO_PARALLEL $AMBERBIN/pmemd -O -i $CALISMA_DIZINI/md/md.in -o $CALISMA_DIZINI/md/md9.out -p \
$CALISMA_DIZINI/prmtop/mol.prmtop -c $CALISMA_DIZINI/md/mol.md8.x -r $CALISMA_DIZINI/md/mol.md9.x -x \
$CALISMA_DIZINI/md/mol.md9.traj
$DO_PARALLEL $AMBERBIN/pmemd -O -i $CALISMA_DIZINI/md/md.in -o $CALISMA_DIZINI/md/md10.out -p \
$CALISMA_DIZINI/prmtop/mol.prmtop -c $CALISMA_DIZINI/md/mol.md9.x -r $CALISMA_DIZINI/md/mol.md10.x –x \
$CALISMA_DIZINI/md/mol.md10.traj
/home_palamut1/software/tr-01-ulakbim/library/lam-7.1.4-intel9.1/bin/lamhalt
AMBER Molecular Dynamics
Temperature (K), Pressure (bar)
-- Hesaplamaların yürümesini tail ile kontrol ediniz. Mesela;
cd md
tail –f md3.out
(cntrl+C to quit tail.)
-- Potansiyel enerji, sıcaklık dengelenmesi, basınç dengelenmesi,
cd mdout
mdout.pl ../md/md1.out ../md/md2.out ../md/md3.out ../md/md4.out ../md/md5.out ../md/md6.out
../md/md7.out ../md/md8.out ../md/md9.out ../md/md10.out
Outputs: summary.EPTOT, summary.PRES , summary.TEMP
xmgrace, EXCEL
500
0
-500
TEMP
PRES
-1000
-1500
-2000
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
time (ps)
Potential energy equilibration plot of a 20 ps of MD routine for distamycin-DNA
in explicit water
-41500
Energy (kcal/mol)
-42000
-42500
EPTOT
-43000
-43500
-44000
-44500
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
time (ps)
Trajectory analizi, PTRAJ, rmsd, CHIMERA
cd ptraj
ptraj –p ../prmtop/mol.prmtop ptraj.in
ptraj.in:
trajin ../md/mol.md1.traj
trajin ../md/mol.md2.traj
trajin ../md/mol.md3.traj
reference ../prmtop/mol.x
rms reference :1-385 out rec.rms.out time 5
rms reference :386 out lig.rms.out time 5
rms reference :1-386 out com.rms.out time 5
Output: rec.rms.out, com.rms.out,
lig.rms.out
Plotting: xmgrace, EXCEL
MMPBSA (Molecular Mechanics/Poisson Boltzman Surface Area)
Bağlanma serbest enerjisi, bağlanma sabiti hesaplanması
•
•
•
•
Thermodynamic computations are conducted at 300 K by the mm-pbsa module of AMBER
v9-10 for the complex , the receptor and the ligand, exhibiting the following 1:1 binding
interaction .
Kon
Kon
Receptor + Ligand  Complex
Ka= ------------Koff
Koff
The Absolute free energy (G) for the complex, the receptor, and the ligand is computed in a
classical manner as in EQ.1,
G = H – T. S
EQ.1
in which T is the temperature of the system at 300 K. The binding free energy (ΔG) of the
complex system is computed as in EQ.2
ΔG = Gcomp – [ Grec + Glig ]
EQ.2
ΔG = Δ H - TΔS
The entropy term is a sum of translational, rotational and vibrational entropies and is
disfavorable in total.
•
100 snapshots are extracted for the coordinates of the solute species (complex, receptor and
ligand) within the last 10-20% of the trajectory. H and S terms are computed for each
snapshots and averaged out of the 100 snapshots to constitute mean absolute H and mean
absolute S terms.
MMPBSA
cd mmpbsa
mm_pbsa.pl coord.in/mmpbsa.in \
>& mmpbsa.out &
@GENERAL
PREFIX
anti-influenza
PATH
./
COMPLEX
1
RECEPTOR
1
LIGAND
1
COMPT
/home_palamut1/cenk/tubitak/mmpbsa/com.prmtop
RECPT
/home_palamut1/cenk/tubitak/mmpbsa/com.prmtop
LIGPT
/home_palamut1/cenk/tubitak/mmpbsa/com.prmtop
GC
1
AS
0
DC
0
MM
0
GB
0
PB
0
MS
0
NM
0
@MAKECRD
BOX
YES/NO 
NTOTAL
?? (pdb dosyasında toplam atom sayısı) 
NSTART
?? trajectoryde ilk snapshot 
NSTOP
?? trajectory de son snapshot 
NFREQ
?? aralık frekansı 
NUMBER_LIG_GROUPS
1
LSTART
5750 
LSTOP
5795 
NUMBER_REC_GROUPS
1
RSTART
1
RSTOP
5749 
@TRAJECTORY
TRAJECTORY
/home_palamut1/cenk/tubitak/md/mol.md3.traj
@PROGRAMS
SANDER
/home_palamut1/software/tr-01-ulakbim/application/amber10/bin/sander
NMODE
/home_palamut1/software/tr-01-ulakbim/application/amber10/bin/ nmode
AMBPDB /home_palamut1/software/tr-01-ulakbim/application/amber10/bin/ ambpdb
MOLSURF /home_palamut1/software/tr-01-ulakbim/application/amber10/bin/molsurf
AMBERHOME
/home_palamut1/software/tr-01-ulakbim/application/amber10/
mmpbsa.in
@GENERAL
PREFIX
anti-influeza
PATH
/home_palamut1/cenk/tubitak/mmpbsa
COMPLEX
1
RECEPTOR
1
LIGAND
1
COMPT
/home_palamut1/cenk/tubitak/prmtop/com_mmpbsa.prmtop
RECPT
/home_palamut1/cenk/tubitak/prmtop/rec_mmpbsa.prmtop
LIGPT
/home_palamut1/cenk/tubitak/prmtop/com_mmpbsa.prmtop
GC
0
AS
0
DC
0
MM
1
GB
0
PB
1
MS
1
NM
1
@PB
PROC
2
REFE
0
INDI
1.0
EXDI
80
SCALE
4
LINIT
1000
PRBRAD
1.4
ISTRNG
0
RADIOPT
0
NPOPT
1
CAVITY_SURFTEN
0.0072
CAVITY_OFFSET
0.00
SURFTEN
0.0072
SURFOFF
0.00
@MM
DIELC
1.0
@MS
PROBE
0.0
@NM
DIELC
4
MAXCYC
1000000
DRMS
0.0001
@PROGRAMS
SANDER
/home_palamut1/software/tr-01-ulakbim/application/amber10/bin/sander
NMODE
/home_palamut1/software/tr-01-ulakbim/application/amber10/bin/nmode
AMBPDB
/home_palamut1/software/tr-01-ulakbim/application/amber10/bin/ambpdb
MOLSURF
/home_palamut1/software/tr-01-ulakbim/application/amber10/bin/molsurf
AMBERHOME
/home_palamut1/software/tr-01-ulakbim/application/amber10/
module load tr-01ulakbim/application/gamess/intelparallel
rungms optimize 00 2