【原】CHARMM-GUI建立细胞膜双层结构

    CHARMM-GUI（Chemistry at HARvard Macromolecular Mechanics Graphical User Interface）是一个在线的分子动力学模拟软件。它提供了一个友好的图形用户界面，使用户可以方便地进行蛋白质、核酸、脂质等生物大分子的建模、模拟和分析。CHARMM-GUI支持多种计算方法，包括分子动力学模拟、能量最小化、能量扫描、自由能计算等。此外，它还提供了许多实用工具，例如膜蛋白预测、溶剂模拟、蛋白质配体对接等。CHARMM-GUI的一个优点是它可以与CHARMM和Amber等流行的分子动力学软件相结合，使用户可以根据自己的需要进行选择。

下面介绍利用CHARMM-GUI来建立膜双层结构的具体步骤：

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读入蛋白坐标文件

    蛋白的坐标文件既可以从蛋白库中直接下载，也可以从本地读入。OPM选项可以从网站中下载已经对蛋白相对于膜结构重定向的坐标文件。当你在本地已经对蛋白进行了重定向的时候也可以使用本地的蛋白坐标文件。

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确定蛋白的方位

    如果蛋白是从PDB库中直接读入的，需要对蛋白相对于膜结构进行位置的确定。需要确定两个参数，蛋白在Z轴方向与膜的重叠的部分，Z的最大值和最小值用于确定体系在xy平面内的大小。

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确定体系的大小

为了确定体系在XY平面内的大小，需要定义三个参数，在产生均匀的膜双层中，基于：

（1）蛋白周围脂层的数量

（2）在上下层中的具体的脂分子数

（3）体系沿X,Y方向的具体的大小。

体系沿Z轴方向的大小是由蛋白从顶部到底部的范围内的水分子的数量决定的。现在有六种类型的脂类（DMPC, DPPC, DOPC, POPC, DLPE和 POPE）和两种类型的系统形状（在XY平面内，矩形和正六边形）可供选择。

在不均匀的脂双层中，有两个选项来决定体系的大小：

（1）所使用的脂的类型的比例，以及体系沿X和Y方向的大小；

（2）每个脂分子周围的水分子数；

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建立脂双层的成分

基于前面步骤所建立的体系的大小，这一步主要建立单独的部分，如：

（1）蛋白周围的脂双层；

（2）额外的水分子用于完全的溶剂化蛋白；

（3）对于给定浓度的离子的建立；

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组装成分

所有的部分（蛋白，脂双层，额外的水分子，离子）在这一步组装到一起。

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平衡系统

用户可以选择不同的模拟条件和参数，例如温度、压力、溶剂模型等，以模拟不同条件下的磷脂双分子层的平衡状态。

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