结合自由能计算（五）

结合自由能计算（五）

第二步计算完成后，会得到一个类似3s3m_statistics.out的文件，其中ELE表示静电能；VDW表示范德华能；INT表示成键、角度和二面角的能量；GAS表示ELE+VDW+INT；PBSUR表示采用PB算法得到疏水贡献的自由能；PBCAL表示采用PB算法得到的反应场的能量；PBSOL表示PBSUR+PBCAL；PBELE表示PBCAL+ELE；PBTOT表示PBSOL+GAS；GBSUR表示采用GB算法得到的疏水贡献的自由能；GB表示采用GB算法得到的反应场的能量；GBSOL表示GBSUR+GB；GBELE表示GB+ELE；GBTOT表示GBSOL+GAS。这些都是MM/PBSA算法分解的各个能量项，MEAN和STD分别表示平均值及标准偏差。

第三步为计算体系的结合自由能，同样先在Linux下创建03_MMPBSA_Binding的文件夹，再执行命令mm_pbsa.pl mm_pbsa.in > mm_pbsa.log，mm_pbsa.in的内容如下：

图1 自由能计算第三步mm_pbsa.in文件的内容

其中，所有内容与第二步的一致，除了RECEPTOR和LIGAND后面的参数不同。第二步中RECEPTOR和LIGAND的值为0，表示不计算这两个项目，而该步骤中的值为1，表示计算所有的项目，因此其得到的结果也有所不同。第三步结合自由能的结果文件为3s3m_statistics.out。结果文件分别给出了复合物COMPLEX，受体RECEPTOR和配体LIGAND，并给出了变化量DELTA的值，DELTA=COMPLEX-（RECEPTOR+LIGAND）。

第四步为熵的计算，计算步骤为：先在Linux操作界面下创建04_MMPBSA_Nmode文件夹，再执行命令mm_pbsa.pl mm_pbsa.in > mm_pbsa.log，mm_pbsa.in文件的内容如下：

图2 自由能计算第四步mm_pbsa.in文件的内容

基本内容与前面一致，不同的是MAXCYC和DRMS，MAXCYC表示优化的循环次数，DRMS表示体系优化至收敛的能量变化的值。得到的3s3m_statistics.out文件结果，其中TSTRA表示平移熵，TSROT表示转动熵，TSVIB表示振动熵，TSTOT表示上述三种熵的和，DELTA项目下表示体系的熵的变化。

其中ΔH可以用第三步的结果文件中DELTA项下的GBTOT表示，根据上述公式便可以计算得到复合物体系的结合自由能。

在通过MM/PBSA计算得到体系的各项能量之后，便可以通过公式得到体系的结合自由能。另外MM/PBSA方法还可以给出体系的各个氨基酸残基对总体的能量贡献，称为能量分解。具体步骤为：先在Linux操作界面下创建05_MMPBSA_Decomp_Residue文件夹，在执行命令mm_pbsa.pl mm_pbsa.in > mm_pbsa.log，mm_pbsa.in文件的内容如下：

图3 自由能计算第五步mm_pbsa.in文件的内容

其中加入了体系的氨基酸的信息，COMREC表示复合物中受体的氨基酸序列；COMLIG表示配体在复合物中的位置；COMPRI表示体系的总分子数；RECRES，RECPRI和RECMAP表示受体蛋白质的氨基酸在体系中的位置信息；LIGRES，LIGPRI和LIGMAP表示配体在复合物中的信息。其余参数在前面均有解释。运行结果得到3s3m_statistics.out文件，文件中分别给出了复合物COMPLEX、受体RECEPTOR、配体LIGAND以及DELTA项，以及其中每个氨基酸残基对整个体系的能量贡献情况。结果中将各项能量分为了三种，分别是侧链贡献的能量（用S表示），主链贡献的能量（用B表示）以及总能量（用T表示），例如，范德华能贡献VDW分为SVDW、BVDW和TVDW。

可以看出每个氨基酸对于受体和配体结合自由能的贡献情况。Evdw表示真空范德华结合能，Eele表示真空静电结合能，Egb表示极性溶剂化结合能，Egbsur表示非极性溶剂化结合能，Etot上述能量之和。其中分子内能为Evdw+Eele，分子间溶剂化能为Egb+Egbsur。根据上述表中数据可以大致看出分子内能和分子间溶剂化能对复合物的结合自由能的贡献差异，一般地讲，能量贡献较大的氨基酸大多数处于配体与受体结合的部位，因此，可以以此来确定受体的活性口袋的氨基酸组成。