RNA结构优化曹一鹏hyperchem软件简介HyperChem是一款以高质量，灵活易操作而闻名的分子模拟软件。图形界面，可进行单点能，几何优化，分子轨道分析，预测可见-紫外光谱，蒙特卡罗和分子力学等计算。一、发卡结构RNA初始结构的建立建立发卡RNA序列为CCCCCAUGACAUGGGGGG其中，CCCCC为直链位置，AUGACAUG为转角位置直链选用双链Z-form，弯链选用other，自己设定参数建立的初始结构模型选择力场之前，启动hyperchem的记录功能，点击file，选择startlog，选择保存位置保存记录文件。力场选择：在开始分子结构优化模拟之前，首先必须为分子模型选择一个合适的力场。力场一般包括原子类型等要素在内。在这里选择的立场为AMBER力场（软件默认）。观察初始结构，发现由于分子之间位置关系，此时并不是能量最小的稳定结构，故要进行几何优化。在开始分子结构优化模拟之前，首先必须为分子模型选择一个合适的力场。力场一般包括原子类型等要素在内。力场选择Amber力场。Amber力场的势能函数形势较为简单，所需参数不多，计算量也比较小，这是这个力场的一大特色，但也在一定程度上限制了这个力场的扩展性。AMBER力场主要参数分析：模拟中没有考虑外界溶液的存在，所以介电常数选择DistanceDependent.来模仿一个溶液环境，使计算更有意义。比例因子Scalefactor设定为默认值1。静电力和范德瓦尔斯力比例系数设置为0.2和0.8，由于氢键等范德瓦尔斯力在结构优化中很重要，而且水的高介电常数使静电力变弱，故参数这样设置力场建立后我们就可以得到初始结构的参数数据，点击compute选项，选择singlepoint通过查看log得到：TotalEnergy=15654399.143238kcal/molGradient=5934993.709009.Bond=1295.32Angle=2438.35Dihedral=277.882Vdw=1.56497e+007H-bond=791.112Electrostatic=-101.38.首先可以使用SteepestDescent优化转角结构，使双链分子尽可能处于初始状态再优化整个链的结构，设定为如下图，因为是小分子，所以RMS设定为0.05KCAL/MOL经过3659步的模拟我们可以从log文件中得到每一步的能量优化情况，最终优化完毕为：TotalEnergy=2974.660554kcal/molGradient=61.964791.Bond=21.3238Angle=128.846Dihedral=244.643Vdw=-90.9339H-bond=-6.96936Electrostatic=-225.509.优化后的结构把数据输入origin软件，用origin软件画出图。将其中一小段放大我们可以看到：SteepestDescent过程中Gradient数值变化（1）动力学模拟退火参数设定“Heattime”：加热时间，表示模拟中加热的时间长短。“Runtime”：模拟时间，所设时间越大则计算时间约长，由于hyperchem不支持多线程，效率低下，所以一般模拟时间设定较短。“Cooltime”：冷却时间，一般情况下，模拟软件所要拟合的实验数据都是在室温条件下获得的，而所设模拟温度即为室温温度，因此该值设为0步，即系统不进行冷却操作。“stepsize”：步长，与“Runtime”结合可以得到模拟次数。“Startingtemperature”：系统初始温度0K。“Simulationtemperature”：模拟温度，预设为室温条件：27摄氏度，即300K“Temperaturestep”：系统温度变化步长，为使模拟过程中系统保持稳定，不能设定过大，因此一般为0.3K。“Datacollectionperiod”数据采集周期，设为每步采集一次。“Screenrefreshperiod”屏幕刷新周期，设为每步刷新一次。退火能量变化图退火后结构分析由于此图在0.1ps维持下降趋势，而后能量又开始攀升，因此我又用较长时间模拟后发现能量趋势仍然为持续上升，所以大致推测出在0.1ps时应该是能量最低值。