P hn mềm gắn kết AutoDock và động lực phân tử GROMACS
3.1.3. Tính năng lượng tự do gắn kết của methicillin và nitrocefin lên các cấu trúc khác nhau của protein PBP2a*
các cấu trúc khác nhau của protein PBP2a*
Tiếp tục hướng nghiên cứu đã trình bày ở trên, phần này trình bày kết quả tính tốn năng lượng tự do gắn kết của methicillin và nitrocefin lên các cấu trúc khác nhau của protein PBP2a* nhằm tiếp cận, phát hiện thêm đặc tính từ một hướng tính tốn khác.
Năng lượng tự do gắn kết (∆Gbinding) được tính từ hiệu số năng lượng tự do của phức phối tử-protein (Gcpx) và của protein(Grec) và phối tử tách biệt (Glig) : ) G + (G G = ΔG =
ΔGbinding cpx cpx rec lig (3.1)
Phương pháp gần đúng MM/PBSA tính ∆Gbinding dựa trên một chu trình nhiệt động học. Vì vậy, phương trình (3.1) có thể viết gần đúng như sau
sol MM
binding=ΔE T S+ΔG
ΔG (3.2)
trong đó ∆E có liên quan tới biến thiên entalpy trong pha khí khi gắn kết và tính được từ mẫu cơ học phân tử, tương tác van der Waals và năng lượng tĩnh
bao gồm các phần góp tĩnh điện và khơng phân cực và có thể biểu diễn bằng công thức PB SA sol=ΔG +ΔG ΔG (3.3) trong đó ∆GPB
được tính theo mơ hình dung mơi liên tục với lời giải Poisson-
Boltzmann và ∆GSA
được xác định từ bề mặt tiếp cận dung môi (solvent- accessible surface area - SASA).
Mảnh cắt PBP2a* từ PBP2a bao gồm các axit amin từ 327 đến 668 được sử dụng thay cho PBP2a đầy đủ để giảm bớt thời gian tính tốn. Có 3 loại cấu trúc protein được dùng làm cấu hình ban đầu cho các phức michaelis. Nói chung q trình chuẩn bị tính tốn MD bao gồm 3 bước, đã được trình bày trong trang 85-86 được sử dụng trong tất cả các tính tốn MD.
Tính tốn động lực phân tử được thực hiện trên phần mềm GROMACS theo một quy trình 2 bước: i) đốt nóng hệ lên 298K sử dụng tổ hợp hai tính tốn mơ phỏng trong hai tập hợp chính tắc: thể tích khơng đổi và sau đó áp suất khơng đổi; ii) tính tốn ở thể tích cân bằng khơng đổi trong 10ns để thu thập dữ liệụ Một số tham số quan trọng là: hộp mơ phỏng có kích thước sao cho cách nguyên tử gần mép hộp nhất là 10Å (1nm). Tương tác xa được cắt ở khoảng cách 10Å, mơ hình tương tác tĩnh điện được xử lý bằng phương pháp PME (particle mesh Ewald). Động lực Langevin được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ. Các bước mô phỏng cách nhau 2fs; tổng số 20ps dành cho mơ phỏng thể tích khơng đổi và 100ps cho áp suất không đổị LINCS được sử dụng để cưỡng bức các liên kết hydro với các tham số xác định. Sau đó hệ được duy trì ở thể tích khơng đổi và 298K cho đến khi RMSD ổn định. Thời gian tổng cộng là 10ns cho mỗi hệ được tính tốn. Quỹ đạo chuyển động nguyên tử và năng lượng được ghi lại sau mỗi 0,4 ps. Trong 1ns cuối cùng 50 cấu hình tức thời được ghi lại (snap-shot) để dùng cho tính tốn năng lượng tự do liên kết. Khoảng cách giữa mỗi cấu hình là 20ps. Phân tích RMSD, RMSF (the root
mean square fluctuation), khoảng cách, góc vặn ... được thực hiện bằng các mođun của GROMACS.
Việc tính tốn ∆Gbinding được thực hiện trên phần mềm ABPS. Trang web và phần mềm PDB2PQR được sử dụng để chuyển đổi từ tệp .pdb sang tệp .pqr bao gồm bán kính và điện tích nguyên tử dùng cho các tính tốn trên APBS. Để tính năng lượng tĩnh điện solvat hóa, chúng tơi sử dụng độ phân giải lưới là 0,33Å với việc áp dụng điều kiện biên của thế Debye-Huckel. Các giá trị hằng số điện môi của nước và protein được chọn lần lượt là 78,54 và 2,00. SASA được tính tốn khi sử dụng bán kính dị là 1,4Å. Bán kính ngun tử dược lấy từ bộ tham số PARSẸ Phần góp của năng lượng tự do khơng phân cực tính được qua modun g_sas của GROMACS. Trong việc tính tốn năng lượng liên kết tương đối phần góp của entropy được bỏ qua do sự khác biệt về entropy của 6 hệ khảo sát là đủ nhỏ.