GROMACSでGPCRのMDシミュレーションを行うためにCHARMM-GUIで細胞膜の設置を行いました。

参考

・Charmm-gui Video Demo
・OPM PPM 3.0 Web Server

Step1. Charmm-guiの登録

こちらのCHRMM-GUIでアカウント登録を行います。

Step2. OPMサーバー

PPM 3.0 Web Serverで細胞膜とタンパク質の配向を整えます。出力結果のpdbファイルを保存します。

Step3. MembraneBuilder

step.3-1

Charmm-guiのサーバーで　Input Generator ＞ Membrane Builder > Bilayer Builderの順に選択
ページ中央のProtein/Membrane Systemにチェックを入れ、pdbファイルをローカルからアップロードする。ページ右下の Next Step: Select Model/Chain で次に進む。

step.3-2

Model/Chain Selection Option: でモデルを作りたいChainを選択する。
ページ右下の Next Step: Manipulate PDB で次に進む。

step.3-3

ここではPDBや膜の修飾や操作、設定を行う。今回の場合は、何もしない。
ページ右下の Next Step: Generate PDB and Orient Molecule で次に進む。

step.3-4

ここではタンパク質の配向を調整するが、PPMを使って調整済みなのでUse PDB Orientationをチェックする。
ページ右下の Next Step: Calculate Cross-Sectional Area で次に進む。

step.3-5

ここでは膜のサイズと膜に含有する分子の設定を行う。今回は
Length of XY based on: Ratios of lipid components
Length of X and Y: 80
POPC 100　100
として設定する。
入力後、show the system infoをクリックし、デモ計算する。特にエラーが発生していないようであれば、ページ右下のNext Step: Determin the System Sizeで次に進む。

step.3-6

前のステップで入力した情報から計算されたboxのサイズが表示される。また、ここではイオンの濃度と種類を設定する。今回はデフォルトで指定されているKClを削除し、NaClの変更した。濃度はデフォルトのままで0.15とした。
Calculate solvent Composition をクリックし、デモ計算を行う。イオンの数を確認した後、 Next Step: Build Components で次に進む。

step.3-7

先に脂質膜の配置が行われました。
Component PDB: step4_lipid.pdb (view structure) でタンパク質が細胞膜に収まっていることが確認できます。Next Step: Assemble Componentsで次に進む。

step.3-8

続いて、水分子とイオン分子入りのboxが生成されます。
Component PDB: step4_lipid.pdb (view structure) より、タンパク質、脂質膜、水分子、イオン分子が盛り込まれたboxを確認できます。Next Step: Assemble Componentsで次に進む。

step.3-9

ここでは、力場パラメータの設定と出力ファイルの形式を選択します。
Force Field Options: は、CHARMM36m, CHARMM36, AMBERより選択できます。今回は AMBERを選択します。AMBERを選択すると、タンパク質、DNA、RNA、糖鎖、脂質膜、水分子、リガンドごとにパラメータを選択できます。
Protein：ff19SB、Lipid：lipid17、Water：TIP3P を選択します。その他は今回は関係ないです。
次に、出力ファイルの形式はGRMACSを選択します。ここで、違うパラメータを使用したい場合は右上のBookmark this link, if you want to comeback to this page をクリックすると作業ウィンドウを複製することができ、この段階で作業を分岐することができます。
Next Step: Generate Equibilation and Dynamics Inputsで次に進む。
※ここはそれなりに時間がかかります。
しばらく待って、結果が表示されたらtgzを保存して終了です。

tgzを展開したディレクトリの中のgromacs内に最小化、平衡化、プロダクションの.mdpファイルとスタートの.groファイルがあります。

Step4.教えてください

最後に、力場パラメータをAMBERにした際、gromacsでgromppを実行するとtotal chargeが0になっていないという警告が発生します。値は大体10の-3乗以下の大きさです。この件について何か解決策をご存じの方がいらっしゃいましたらご教示いただけるとありがたいです。お疲れ様でした。