Name: Nowe funkcje w programie Visual Dynamics 3.0 (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-08-09T14:15:00.000+00:00
Duration: 5 min
Description: Odkryj symulacje dynamiki molekularnej białko-ligand przy użyciu Visual Dynamics. To narzędzie open-source upraszcza przygotowanie i wykonanie symulacji dla początkujących badaczy w biologii obliczeniowej.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz), Fundação para o Desenvolvimento Científico e Tecnológico em Saúde (Fiotec), Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Epidemiologia da Amazônia Ocidental - INCT-EpiAmO, Fundação Rondônia de Amparo ao Desenvolvimento das Ações Científicas e Tecnoló gicas e à Pesquisa do Estado de Rondônia (FAPERO), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) oraz Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

1. Dostęp do oprogramowania i rejestracja nowego użytkownika
<ol>
	<li>Odwiedź stronę internetową Visual Dynamics (VD). Kliknij ikonę +Zarejestruj się w prawym górnym rogu, aby utworzyć konto. Zarejestruj się, aby korzystać z oprogramowania. 
	UWAGA: Dozwolone są tylko instytucjonalne adresy e-mail. Użytkownik otrzyma powiadomienie e-mail, gdy jego rejestracja zostanie zatwierdzona.</li>
	<li>Kliknij Zaloguj się w prawym górnym rogu, aby uzyskać dostęp do ekranu logowania do systemu. Wypełnij pola nazwy użytkownika/adresu e-mail i hasła, a następnie kliknij Zaloguj się. Po zalogowaniu użytkownik będzie miał dostęp do swojego obszaru przesyłania symulacji. Mogą również przeglądać samouczki i statystyki użytkowania dla VD.</li>
</ol>
2. Zgłoszenie symulacji apoenzymu
<ol>
	<li>Kliknij Nowa symulacja na lewym pasku bocznym. Na wyświetlonym ekranie kliknij przycisk APO, który odnosi się do apoenzymu.</li>
	<li>Prześlij darmowy plik białkowy 4mvg.pdb. Wybierz pole siłowe AMBER94 (lub inną odpowiednią opcję). 
	UWAGA: 4mvg.pdb można pobrać z pliku uzupełniającego 1 lub pobrać bezpośrednio z Banku Danych o Białkach (PDB).</li>
	<li>Wybierz model wody TIP3P. Zaznacz pole sześcienne. Wybierz odległość 0,5 nm między białkiem a krawędzią pudełka. 
	UWAGA: Wybrane opcje są tylko sugestiami. Wszystkie inne opcje działają w VD.</li>
	<li>Zaznacz opcję Uruchom na naszych serwerach, aby wykonać symulację z przesłanymi plikami i parametrami. Po kliknięciu przycisku Uruchom symulację, użytkownik zobaczy ewolucję kroków symulacji na ekranie i otrzyma powiadomienie e-mail o statusie symulacji po jej zakończeniu.</li>
</ol>
3. Zgłoszenie symulacji enzymu skompleksowanego z ligandem przygotowanym w ACPYPE
<ol>
	<li>Korzystając z UCSF Chimera20, otwórz kompleks białko-ligand 4mgv.pdb41, w obszarze Wybierz kliknij pozycję Reszta i ustaw kod na D5I. Następnie w obszarze Plik kliknij przycisk Zapisz plik PDB, wybierz opcję Zapisz tylko wybrane atomy, ustaw nazwę pliku na ligand.pdb i kliknij przycisk Zapisz.</li>
	<li>Prześlij plik ligand.pdb wygenerowany w poprzednim kroku do serwera Bio2Byte ACPYPE server42, z plików wyjściowych ligand_NEW.itp i ligand_NEW.pdb będą używane i dostarczane w tym eksperymencie. 
	UWAGA: Pliki ligand_NEW.itp i ligand_NEW.pdb można pobrać z Pliku Uzupełniającego 2 i Pliku Uzupełniającego 3.</li>
	<li>Kliknij Nowa symulacja na lewym pasku bocznym. Kliknij na przycisk Białko + Ligand (przygotowany w ACPYPE).</li>
	<li>Prześlij darmowy plik białkowy 4mvg.pdb. Wybieramy pliki ligandów przygotowane w ACPYPE: ligand_NEW.itp i ligand_NEW.pdb. Wybierz pole siły AMBER94.</li>
	<li>Wybierz model wody TIP3P. Zaznacz pole sześcienne. Wybierz odległość 0,5 nm między białkiem a krawędzią pudełka. Wybrane opcje to tylko sugestie. Wszystkie inne opcje działają w VD.</li>
	<li>Zaznacz opcję Uruchom na naszych serwerach, aby wykonać symulację z przesłanymi plikami i parametrami. Po kliknięciu przycisku Uruchom symulację, użytkownik zobaczy ewolucję kroków symulacji na ekranie i otrzyma powiadomienie e-mail o statusie symulacji po jej zakończeniu.</li>
</ol>
4. Dostęp do wyników symulacji
<ol>
	<li>Kliknij Moje symulacje na lewym pasku bocznym.</li>
	<li>Kliknij Pobierz pliki MDP, aby pobrać pliki konfiguracyjne symulacji używane przez platformę na komputer użytkownika.</li>
	<li>Pobierz elementy symulacji zgodnie z poniższym opisem.
	<ol>
		<li>Kliknij przycisk Polecenia, aby pobrać listę poleceń wykonywanych przez platformę na komputer użytkownika.</li>
		<li>Kliknij GROMACS Log (Dziennik GROMACS), aby pobrać plik dziennika zawierający dane wyjściowe poleceń .gmx w kolejności na komputer użytkownika.</li>
		<li>Kliknij przycisk Wyniki, aby pobrać na komputer użytkownika pliki wygenerowane za pomocą poleceń .gmx, takich jak _npt.gro, _pr.edr, _pr.tpr, _pr_PBC.gro i pr_PBC.xtc.</li>
		<li>Kliknij opcję Grafika figurowa, aby pobrać wykresy do analizy każdego kroku symulacji w formacie obrazu i .xvg na komputer użytkownika.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

Visual Dynamics: Simplifying Molecular Dynamics Simulations

<ol><li>International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22The+IUPAC+Compendium+of+Chemical+Terminology%3A+The+Gold+Book%22">The IUPAC Compendium of Chemical Terminology: The Gold Book</a>. , International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Research Triangle Park, NC. (2019).</li>
<li>Karplus, M., McCammon, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+dynamics+simulations+of+biomolecules%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Str+Biol%22%5BJournal%5D)">Molecular dynamics simulations of biomolecules.</a> Nat Str Biol. 9 (9), 646-652 (2002).</li>
<li>Adcock, S. A., McCammon, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+dynamics%3A+Survey+of+methods+for+simulating+the+activity+of+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Rev%22%5BJournal%5D)">Molecular dynamics: Survey of methods for simulating the activity of proteins.</a> Chem Rev. 106 (5), 1589-1615 (2006).</li>
<li>Stillinger, F. H., Rahman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+simulation+of+liquid+water+by+molecular+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chem+Phys%22%5BJournal%5D)">Improved simulation of liquid water by molecular dynamics.</a> J Chem Phys. 60 (4), 1545-1557 (1974).</li>
<li>Zinovjev, K., Van Der Kamp, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enlighten2%3A+molecular+dynamics+simulations+of+protein-ligand+systems+made+accessible%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">Enlighten2: molecular dynamics simulations of protein-ligand systems made accessible.</a> Bioinformatics. 36 (20), 5104-5106 (2020).</li>
<li>McCammon, J. A., Gelin, B. R., Karplus, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+folded+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Dynamics of folded proteins.</a> Nature. 267 (5612), 585-590 (1977).</li>
<li>Berendsen, H. J. C., Van Der Spoel, D., Van Drunen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((GROMACS%3A+A+message-passing+parallel+molecular+dynamics+implementation%5BTitle%5D)+AND+%22Comp+Phys+Comm%22%5BJournal%5D)">GROMACS: A message-passing parallel molecular dynamics implementation.</a> Comp Phys Comm. 91 (1-3), 43-56 (1995).</li>
<li>Pearlman, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((a+package+of+computer+programs+for+applying+molecular+mechanics%2C+normal+mode+analysis%2C+molecular+dynamics+and+free+energy+calculations+to+simulate+the+structural+and+energetic+properties+of+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Comp+Phys+Comm%22%5BJournal%5D)">a package of computer programs for applying molecular mechanics, normal mode analysis, molecular dynamics and free energy calculations to simulate the structural and energetic properties of molecules.</a> Comp Phys Comm. 91 (1-3), 1-41 (1995).</li>
<li>Nelson, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NAMD%3A+A+parallel%2C+object-oriented+molecular+dynamics+program%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Supercomp+Appl+High+Performance+Comp%22%5BJournal%5D)">NAMD: A parallel, object-oriented molecular dynamics program.</a> Int J Supercomp Appl High Performance Comp. 10 (4), 251-268 (1996).</li>
<li>Addison-Wesley Pub. Co. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22The+Art+of+human-computer+interface+design%22">The Art of human-computer interface design</a>. , Addison-Wesley Pub. Co. Reading, Mass. (1990).</li>
<li>Wigdor, D., Wixon, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWigdor%2C+D+%22Brave+NUI+World%3A+Designing+Natural+User+Interfaces+for+Touch+and+Gesture%22">Brave NUI World: Designing Natural User Interfaces for Touch and Gesture</a>. , Elsevier Science. Saint Louis. (2014).</li>
<li>Unwin, A., Heike, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aUnwin%2C+A+%22GUI+and+Command-line+-+Conflict+or+Synergy%22">GUI and Command-line - Conflict or Synergy</a>. , (2000).</li>
<li>Clark, D. Developing Web Applications. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aClark%2C+D+%22Beginning+C%23+Object-Oriented+Programming%22">Beginning C# Object-Oriented Programming</a>. , 243-263 (2011).</li>
<li>Eswar, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+protein+structure+modeling+using+Modeller%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Protoc+Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">Comparative protein structure modeling using Modeller.</a> Curr Protoc Bioinformatics. 5, 10(2006).</li>
<li>Morris, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AutoDock4+and+AutoDockTools4%3A+Automated+docking+with+selective+receptor+flexibility%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comp+Chem%22%5BJournal%5D)">AutoDock4 and AutoDockTools4: Automated docking with selective receptor flexibility.</a> J Comp Chem. 30 (16), 2785-2791 (2009).</li>
<li>Van Der Spoel, D., Lindahl, E., Hess, B., Groenhof, G., Mark, A. E., Berendsen, H. J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((GROMACS%3A+Fast%2C+flexible%2C+and+free%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comp+Chem%22%5BJournal%5D)">GROMACS: Fast, flexible, and free.</a> J Comp Chem. 26 (16), 1701-1718 (2005).</li>
<li>Guex, N., Peitsch, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SWISS-MODEL+and+the+Swiss-Pdb+Viewer%3A+An+environment+for+comparative+protein+modeling%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">SWISS-MODEL and the Swiss-Pdb Viewer: An environment for comparative protein modeling.</a> Electrophoresis. 18 (15), 2714-2723 (1997).</li>
<li>The PyMOL molecular graphics system. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://pymol.org/">https://pymol.org/</a> (2023).</li>
<li>Humphrey, W., Dalke, A., Schulten, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((VMD%3A+Visual+molecular+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mol+Graph%22%5BJournal%5D)">VMD: Visual molecular dynamics.</a> J Mol Graph. 14 (1), 33-38 (1996).</li>
<li>Pettersen, E. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((UCSF+Chimera-A+visualization+system+for+exploratory+research+and+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comp+Chem%22%5BJournal%5D)">UCSF Chimera-A visualization system for exploratory research and analysis.</a> J Comp Chem. 25 (13), 1605-1612 (2004).</li>
<li>PyRx-python prescription v. 0.8. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://pyrx.sourceforge.io/">https://pyrx.sourceforge.io/</a> (2023).</li>
<li>BIOVIA Discovery Studio 2017 R2: A comprehensive predictive science application for the Life Sciences. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.3ds.com/products/biovia/discovery-studio">https://www.3ds.com/products/biovia/discovery-studio</a> (2023).</li>
<li>Maestro. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.schrodinger.com/platform/products/maestro/">https://www.schrodinger.com/platform/products/maestro/</a> (2024).</li>
<li>Molecular operating environment (MOE). , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.chemcomp.com/en/Products.htm">https://www.chemcomp.com/en/Products.htm</a> (2023).</li>
<li>The Syntax, Vocabulary and APIs of HTML5. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://dev.w3.org/html5/html-author/">https://dev.w3.org/html5/html-author/</a> (2023).</li>
<li>Cascading Style Sheets. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.w3.org/Style/CSS/">https://www.w3.org/Style/CSS/</a> (2023).</li>
<li>ECMAScript 2020 language specification, 11th edition. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.ecma-international.org/publications-and-standards/standards/ecma-262/">https://www.ecma-international.org/publications-and-standards/standards/ecma-262/</a> (2023).</li>
<li>Pieper, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ModBase%2C+a+database+of+annotated+comparative+protein+structure+models%2C+and+associated+resources%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">ModBase, a database of annotated comparative protein structure models, and associated resources.</a> Nucleic Acids Res. 39, Database D465-D474 (2011).</li>
<li>Kiefer, F., Arnold, K., Kunzli, M., Bordoli, L., Schwede, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+SWISS-MODEL+Repository+and+associated+resources%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">The SWISS-MODEL Repository and associated resources.</a> Nucleic Acids Res. 37, Database D387-D392 (2009).</li>
<li>De Vries, S. J., Van Dijk, M., Bonvin, A. M. J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+HADDOCK+web+server+for+data-driven+biomolecular+docking%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Prot%22%5BJournal%5D)">The HADDOCK web server for data-driven biomolecular docking.</a> Nat Prot. 5 (5), 883-897 (2010).</li>
<li>Grosdidier, A., Zoete, V., Michielin, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SwissDock%2C+a+protein-small+molecule+docking+web+service+based+on+EADock+DSS%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">SwissDock, a protein-small molecule docking web service based on EADock DSS.</a> Nucleic Acids Res. 39, suppl W270-W277 (2011).</li>
<li>Kozakov, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ClusPro+web+server+for+protein-protein+docking%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Prot%22%5BJournal%5D)">The ClusPro web server for protein-protein docking.</a> Nat Prot. 12 (2), 255-278 (2017).</li>
<li>Santos, K. B., Guedes, I. A., Karl, A. L. M., Dardenne, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+flexible+ligand+docking%3A+Benchmarking+of+the+DockThor+program+on+the+LEADS-PEP+protein-peptide+data+set%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chem+Info+Modeling%22%5BJournal%5D)">Highly flexible ligand docking: Benchmarking of the DockThor program on the LEADS-PEP protein-peptide data set.</a> J Chem Info Modeling. 60 (2), 667-683 (2020).</li>
<li>Ribeiro, J. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((QwikMD+-+Integrative+molecular+dynamics+toolkit+for+novices+and+experts%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">QwikMD - Integrative molecular dynamics toolkit for novices and experts.</a> Sci Rep. 6 (1), 26536(2016).</li>
<li>Rodríguez Martínez, A., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRodr%C3%ADguez+Mart%C3%ADnez%2C+A+%22ASGARD.+A+simple+and+automatic+GROMACS+tool+to+analyze+Molecular+Dynamic+simulations%22">ASGARD. A simple and automatic GROMACS tool to analyze Molecular Dynamic simulations</a>. , (2023).</li>
<li>Singh, H., Raja, A., Prakash, A., Medhi, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gmx_qk%3A+An+automated+protein%2Fprotein-ligand+complex+simulation+workflow+bridged+to+MM%2FPBSA%2C+based+on+Gromacs+and+Zenity-Dependent+GUI+for+beginners+in+MD+simulation+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chem+Info+Modeling%22%5BJournal%5D)">Gmx_qk: An automated protein/protein-ligand complex simulation workflow bridged to MM/PBSA, based on Gromacs and Zenity-Dependent GUI for beginners in MD simulation study.</a> J Chem Info Modeling. 63 (9), 2603-2608 (2023).</li>
<li>Yekeen, A. A., Durojaye, O. A., Idris, M. O., Muritala, H. F., Arise, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CHAPERONg%3A+A+tool+for+automated+GROMACS-based+molecular+dynamics+simulations+and+trajectory+analyses%5BTitle%5D)+AND+%22Comp+Str+Biotechnol+J%22%5BJournal%5D)">CHAPERONg: A tool for automated GROMACS-based molecular dynamics simulations and trajectory analyses.</a> Comp Str Biotechnol J. 21, 4849-4858 (2023).</li>
<li>Bayarri, G., Andrio, P., Hospital, A., Orozco, M., Gelpí, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BioExcel+building+blocks+workflows+%28BioBB-Wfs%29%2C+an+integrated+web-based+platform+for+biomolecular+simulations%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">BioExcel building blocks workflows (BioBB-Wfs), an integrated web-based platform for biomolecular simulations.</a> Nucleic Acids Res. 50 (W1), W99-W107 (2022).</li>
<li>Vieira, I. H. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+dynamics%3A+a+WEB+application+for+molecular+dynamics+simulation+using+GROMACS%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Bioinfo%22%5BJournal%5D)">Visual dynamics: a WEB application for molecular dynamics simulation using GROMACS.</a> BMC Bioinfo. 24 (1), 107(2023).</li>
<li>Schüttelkopf, A. W., Van Aalten, D. M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PRODRG+a+tool+for+high-throughput+crystallography+of+protein-ligand+complexes%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Crystallographica+Sect+D+Biol+Crystallography%22%5BJournal%5D)">PRODRG a tool for high-throughput crystallography of protein-ligand complexes.</a> Acta Crystallographica Sect D Biol Crystallography. 60 (8), 1355-1363 (2004).</li>
<li>Harikishore, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adamantyl+derivative+as+a+potent+inhibitor+of+Plasmodium+FK506+binding+protein+35%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Med+Chem+Lett%22%5BJournal%5D)">Adamantyl derivative as a potent inhibitor of Plasmodium FK506 binding protein 35.</a> ACS Med Chem Lett. 4 (11), 1097-1101 (2013).</li>
<li>Sousa Da Silva, A. W., Vranken, W. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ACPYPE+-+AnteChamber+PYthon+Parser+interfacE%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Res+Notes%22%5BJournal%5D)">ACPYPE - AnteChamber PYthon Parser interfacE.</a> BMC Res Notes. 5 (1), 367(2012).</li>
<li>Gromacs developmet and developers. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.gromacs.org/development.html">https://www.gromacs.org/development.html</a> (2023).</li>
<li>Andrio, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BioExcel+building+blocks%2C+a+software+library+for+interoperable+biomolecular+simulation+workflows%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Data%22%5BJournal%5D)">BioExcel building blocks, a software library for interoperable biomolecular simulation workflows.</a> Sci Data. 6 (1), 169(2019).</li>
<li>Páll, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneous+parallelization+and+acceleration+of+molecular+dynamics+simulations+in+GROMACS%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chem+Phys%22%5BJournal%5D)">Heterogeneous parallelization and acceleration of molecular dynamics simulations in GROMACS.</a> J Chem Phys. 153 (13), 134110(2020).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Automatyzacja procesów nie jest łatwa, ale jest też mniej trudna niż przeprogramowanie systemu od podstaw. Gromacs jest obecnie najpopularniejszym oprogramowaniem do symulacji molekularnych i jest stale aktualizowane. Początkowo opracował go Wydział Chemii Biofizycznej Uniwersytetu w Groningen, a obecnie jest on utrzymywany przez Laboratorium Nauk Przyrodniczych na Uniwersytecie w Sztokholmie43.
Dla każdego nowego użytkownika nauka technik symulacji to długa podróż. VD pojawia się jako alternatywa, aby ułatwić ten proces uczenia się, a także walidować eksperymenty przed zainwestowaniem zasobów w prowadzenie symulacji przez dłuższy czas. Użytkownicy mogą wykonać symulację trwającą 5 dni i w ten sposób ocenić przydatność dalszego rozszerzania symulacji.
Automatyzacja konkatenacji i przekazywania parametrów do poleceń Gromacs jest możliwa tylko dzięki sposobowi, w jaki Linux zapewnia i umożliwia zarządzanie swoim terminalem. Jedną z głównych cech VD, która umożliwiła pełną automatyzację, można zobaczyć na rysunku 3B. W podejściu ręcznym konieczne jest, aby użytkownik wszedł w interakcję na początku wykonywania, aby wybrać grupy do analizy16. W tym przypadku grupa 4 (Szkielet) została wybrana jako domyślna. Aby ominąć ten krok i zautomatyzować interakcję z użytkownikiem, polecenie echo "4 4" jest przekazywane do polecenia .gmx w tle, wraz z narzędziem do łączenia znanym jako potok (|) w samym wierszu poleceń. Jest to przydatne dla programistów, którzy chcą opracować narzędzie podobne do VD i pozwala na automatyzację i emulację interakcji z użytkownikiem.
Obecnie VD jest ograniczony do uruchamiania symulacji o czasie trwania 5 ns na serwerze WEB. W poprzedniej wersji limit ten wynosił tylko 2 ns39. Jeśli potrzebny jest dłuższy czas symulacji, zaleca się pobranie skryptu i plików MDP do wykonania na własnym komputerze użytkownika z zainstalowanym Gromacs. Opcje Neutralizuj system i Ignoruj wodory są zawsze włączone i nie można ich wyłączyć. Podobnie, opcja Użyj podwójnej dokładności jest zawsze wyłączona. Te opcje są wyświetlane w celu poinformowania użytkownika. Ze względu na wydajność są one stałe. Obecna wersja nie wykonuje symulacji z ligandami przygotowanymi w polach siłowych OPLS lub CHARMM. Ograniczenie to ma charakter czysto techniczny i tymczasowy.
Strukturalnie VD ma dwie aplikacje: front-end internetowy, który jest aplikacją, którą widzi użytkownik, oraz back-end serwera, który jest aplikacją, która wykona ciężką pracę związaną z konfiguracją i uruchomieniem MD. Front-end internetowy to prosty interfejs z formularzami do zbierania tego, co użytkownicy chcą zrobić, za pomocą wyborów, przełączników i selektorów plików; Schemat blokowy front-endu internetowego zostanie na razie pominięty, tak jak jest opisany, krok po kroku w protokole.
Zaplecze serwera składa się z dwóch usług: aplikacji do zarządzania i konfigurowania MD oraz drugiej do jednoczesnego zarządzania i uruchamiania MD. Rysunek uzupełniający 1 przedstawia przepływ wykonywany w celu skonfigurowania MD, a rysunek uzupełniający 2 przedstawia przepływ aplikacji kolejki wykonywania.
Oprócz Visual Dynamics istnieją również inne zautomatyzowane/internetowe narzędzia do uruchamiania MD, z których każde ma swój własny zestaw zalet i wad. ASGARD35, Gmx_qk36 i CHAPERONg37 są doskonałymi narzędziami, które ułatwiają korzystanie z GROMACS14 , ale nadal są aplikacjami CLI, które wymagają od użytkownika minimalnego stopnia wiedzy na temat powłoki. BioBB-Wfs38 jest najbardziej podobną aplikacją do VD39, oferuje również wiele rzeczy, których VD nie oferuje, ponieważ korzysta z BioBB44, biblioteki składającej się z wrapperów wokół popularnych narzędzi MD. Ekrany mogą być trochę zbyt skomplikowane dla kogoś, kto dopiero zaczyna. Proces jest dość złożony w porównaniu do VD. Po wielu krokach generowany jest rodzaj uniwersalnego komponentu o nazwie Common Workflow Language (CWL) do wykonania na HPC. Jednak użytkownik musi mieć dostęp do tych serwerów, co nie jest oczywiście darmowe.
Obecna publiczna instancja VD ma zainstalowany Gromacs do korzystania z procesora, ale można go zainstalować z instrukcjami korzystania z procesora graficznego (GPU) maszyny, co znacznie poprawia wydajność symulacji45. Co więcej, skrypt poleceń generowany w VD jest przezroczysty dla GPU, co oznacza, że można go wykonać na komputerze z zainstalowanym procesorem graficznym bez konieczności modyfikowania czegokolwiek w poleceniach.
W tej chwili VD jest doskonałym narzędziem do wprowadzenia MD komuś nowemu, ale może być najlepiej używane przez tych, którzy są zaznajomieni z MD i Gromacs. Może być używany na zajęciach symulacyjnych, gdzie profesor potrzebuje szybkiego podejścia bez problemów z instalacją lub konfiguracją parametrów, aby wykonać ćwiczenie. Dodatkowo VD może być używany do walidacji symulacji; jeśli będzie działać przez 5 ns, uzasadnione jest zainwestowanie w rozszerzenie symulacji za pomocą plików generowanych w VD.In Ogólnie rzecz biorąc, grupa pracuje nad włączeniem bardziej zautomatyzowanych analiz, takich jak wiązania h i energia wiązania powierzchni Poissona-Boltzmanna (MMPBSA) mechaniki molekularnej, jednocześnie stale dążąc do poprawy użyteczności.

Zgodnie z definicją IUPAC, MD to procedura symulacji, która polega na obliczaniu ruchu atomów w cząsteczce lub pojedynczych atomów lub cząsteczek w ciałach stałych, cieczach i gazach, zgodnie z prawami dynamiki Newtona. Siły działające na atomy, niezbędne do symulacji ich ruchu, są zwykle obliczane za pomocą pól siłowych z mechaniki molekularnej1. Można go zastosować do dowolnego zjawiska, które ma na celu wydobycie informacji na poziomie molekularnym, a często atomowym2.
MD jest jedną z technik włączonych do bioinformatyki, a konkretnie do bioinformatyki strukturalnej. Dzięki niemu możliwe jest uzyskanie charakterystyk kinetycznych i termodynamicznych struktur biomolekularnych. Na przykład stabilność makromolekularna, identyfikacja miejsc allosterycznych, wyjaśnienie mechanizmów aktywności enzymatycznej, rozpoznawanie molekularne i właściwości kompleksów z małymi cząsteczkami, związek między białkami, fałdowanie białek i ich uwodnienie3. Co więcej, MD umożliwia szeroki zakres badań, w tym projektowanie molekularne (szeroko stosowane w projektowaniu leków), w określaniu struktury i jej udoskonalaniu (promieniowanie rentgenowskie, NMR i modelowanie białek)3. Wyniki uzyskane na końcu MD są najbogatsze i najbardziej kompletne pod względem symulacji niekwantowej4. Klasyczna MD jest znacznie bardziej wydajna, niż można by się spodziewać po pełnym uwzględnieniu fizyki układów biomolekularnych ze względu na liczbę znacznych przybliżeń. Warto zauważyć, że efekty kwantowo-dynamiczne są zwykle ignorowane3. Jednak implementacja eksperymentu MD nie jest trywialna5. Wymaga znajomości informatyki, zwłaszcza terminala Linux, ponieważ większość oprogramowania do bioinformatyki strukturalnej jest do tego przeznaczona. Nawet z tą wiedzą nauka poleceń i parametryzacji Gromacs to kolejna stroma krzywa uczenia się.
Od pierwszego zastosowania w biologii w 1977 roku6, wiele się zmieniło dzięki zwiększonemu przetwarzaniu obliczeniowemu i lepszemu kodowaniu. Ponad dwie dekady temu wprowadzono na rynek pierwsze oprogramowanie MD przeznaczone do rozwiązywania problemów biologicznych, a mianowicie Gromacs7, AMBER8 i NAMD9.
Od czasu swoich pierwszych wersji, te programy nadal są najczęściej używane i cytowane. Jednak nadal występują te same typowe trudności z implementacją, które nękają badaczy, którzy nie są specjalistami od komputerów5. Niektóre z nich mają złożone kroki instalacji i konfiguracji, czasami wymagające rozległej wiedzy na temat sprzętu, na którym będą działać, aby jak najlepiej je wykorzystać, oraz wysoce komputerowej dokumentacji technicznej. Potrzebny jest łatwiejszy sposób na interakcję z nimi, oprócz wiersza poleceń i nieskończonych parametrów.
Interfejs pełni rolę pośrednika między procesem logicznym, który ma być wykonany, a human10. Paradygmat działania oprogramowania ewoluował wraz z poprawą zasobów obliczeniowych. Pierwszym cyfrowym paradygmatem były interfejsy wiersza poleceń (CLI), po których nastąpiła ewolucja do znanych graficznych interfejsów użytkownika (GUI)11. Zgodnie z cyklem ewolucyjnym, interfejs stworzony przez sieć World Wide Web (lub po prostu WEB) jest uważany za ewolucję GUIs11. Te trzy paradygmaty współistnieją obecnie w zależności od programistów. Aplikacje interfejsu wiersza polecenia używają poleceń tekstowych w konsoli systemu operacyjnego. Aplikacje z graficznym interfejsem użytkownika, zwane również pulpitami graficznymi, wykorzystują interfejs graficzny składający się z okien, przycisków i innych komponentów. Jest specyficzny i wstępnie zaprogramowany dla systemu operacyjnego. Główną różnicą w stosunku do CLI jest użycie myszy jako dodatkowego elementu w interakcji człowiek-maszyna12. Aplikacje WEB, mimo że mylone z GUI, są bardziej złożone w rozwoju, ale są bardziej wszechstronne i zdecydowanie najbardziej zwinne w działaniu. Co więcej, są one zależne tylko od oprogramowania interpretującego zwanego przeglądarką, które umożliwia aplikacji klienckiej komunikowanie się z serwerem za pośrednictwem sieci niezależnej od systemu operacyjnego13.
Oprogramowanie do bioinformatyki strukturalnej najczęściej korzysta z paradygmatów CLI i GUI. Niektóre przykłady klasycznego oprogramowania korzystającego z CLI to Modeller14 do modelowania podobieństwa, Autodock15 do dokowania molekularnego i Gromacs16 do dynamiki molekularnej. Przykładami oprogramowania, które przyjmują typ GUI, są między innymi SwissPDBviewer17, Pymol18, VMD19, UCSF Chimera20, Autodock tools15, PyRx21, Biovia22, Maestro23 i Moe24.
Wraz z pojawieniem się technologii Hypertext Markup Language version 5 (HTML5)25, Cascading Style Sheets (CSS)26, oraz Javascript27, między innymi, wiele zastosowań bioinformatyki strukturalnej mogło zostać wprowadzonych do WEB, stając się w ten sposób bardziej dostępnymi. Przykładami serwerów WEB do modelowania podobieństwa są MODWEB28, który używa Modeller14 jako back-end i Swissmodel29. Przykładami serwerów aplikacji internetowych do dokowania molekularnego są Haddock30, Swissdock31, Cluspro32, Dockthor33 i inne.
Podczas gdy metodologie analizy strukturalnej, modelowania i dokowania ewoluowały od paradygmatów CLI do GUI i w końcu do WEB, MD nadal jest głównie wspierany przez wykonywanie z wiersza poleceń (typ CLI). Pojawiło się kilka dobrych inicjatyw mających na celu poprawę tej panoramy. Przykładami takich inicjatyw są implementacja wtyczek w istniejącym oprogramowaniu, takich jak wtyczka QwikMD do VMD34, wtyczka GROMACS do PyMOL oraz opcja Molecular Dynamics Simulation w UCSF Chimera20, kilka nowych i łatwiejszych aplikacji CLI, takich jak ASGARD35, Gmx_qk36 i CHAPERONg37, a także solidna platforma internetowa, BioBB-Wfs38. Chociaż korzystanie z tych wtyczek i aplikacji jest postępem, ich wdrożenie nadal stanowi wyzwanie dla większości niewykwalifikowanych badaczy. Typowe trudności obejmują problemy z instalacją i konfiguracją oprogramowania MD, które często zagrażają pełnemu wykonaniu simulation5.
W 2022 roku oprogramowanie Visual Dynamics do symulacji obliczeniowej opartej na sieci zostało udostępnione przez Laboratório de Bioinformática e Química Medicinal w Fiocruz Rondônia39. Jego pierwotna wersja została zbudowana w językach Python i Flask, co pozwoliło na symulacje układów z wolnymi białkami (apoenzymami) tylko dla 2 ns. Następnie został on rozszerzony o zautomatyzowaną wersję symulacyjną z ligandami przygotowanymi przy użyciu PRODRG40.
VD został zbudowany, aby pomóc wszystkim badaczom w dziedzinie biofizyki strukturalnej, biotechnologii i pokrewnych dziedzin, którzy mają ograniczenia w wiedzy obliczeniowej; narzędzie pozwala tym badaczom testować swoje hipotezy obejmujące symulacje MD z dowolnego systemu operacyjnego i bez dostępu do wysokowydajnego komputera (HPC). Celem niniejszej pracy jest przedstawienie nowych funkcji programu Visual Dynamics w wersji 3.0. Ponadto ma na celu wprowadzenie zaktualizowanego protokołu użytkowania narzędzia i podkreślenie ograniczeń, które należy rozwiązać w przyszłości, wraz ze statystykami użytkowania do chwili obecnej (<silna klasa = "xfig">Rysunek 1).

<table><tbody><tr><td>Serwer ACPYPE</td><td>Bio2Byte</td><td></td><td>Dostępny w oprogramowaniu https://www.bio2byte.be/acpype/</td></tr> <tr><td>GRACE</td><td>Laboratorium plazmowe w Instytucie Naukowym</td><td></td> Weizmanna <td>Dostępne w oprogramowaniu https://plasma-gate.weizmann.ac.il/Grace/</td></tr> <tr><td>GROMACS</td><td>Zespół</td><td></td> GROMACS <td>Instrukcja instalacji pod adresem https://manual.gromacs.org/current/install-guide/index.html</td></tr><tr><td>Struktura białka wiążącego FK506 z Plasmodium vivax skompleksowanego z inhibitorem D5</td><td>RCSB Bank</td><td></td> danych białkowych <td>dostępny pod adresem https://www.rcsb.org/structure/4mgv Zawiera już ligand skompleksowany z makrocząsteczką.</td></tr></tbody></table>

nowe funkcje w programie visual dynamics 3.0

New Features in Visual Dynamics 3.0

Visual Dynamics (VD) to narzędzie internetowe, które ma na celu ułatwienie korzystania i zastosowania dynamiki molekularnej (MD) wykonywanej w Gromacs, umożliwiając użytkownikom bez znajomości obliczeń przeprowadzanie krótkich symulacji w celach walidacyjnych, demonstracyjnych i dydaktycznych. Prawdą jest, że metody kwantowe są najdokładniejsze. Jednak obecnie nie ma obliczeniowej wykonalności przeprowadzenia eksperymentów wykonywanych przez MD. Opisane tutaj narzędzie było stale ulepszane w ciągu ostatnich kilku lat. Protokół ten opisuje, co jest potrzebne do przeprowadzenia symulacji w VD z kompleksem białko-ligand przygotowanym wcześniej w ACPYPE oraz kilka ogólnych wskazówek dotyczących innych dostępnych modeli symulacyjnych. Do szczegółowej symulacji zostanie użyte białko wiążące FK506 z Plasmodium vivax skompleksowane z inhibitorem D5 (PDB ID: 4mgv) i dostarczone zostaną wszystkie użyte pliki. Należy pamiętać, że ten protokół powie każdą opcję, która ma być użyta, aby osiągnąć te same przedstawione wyniki, ale te opcje niekoniecznie są jedynymi dostępnymi.

VD zapewnia w pełni autonomiczną realizację symulacji, która nie wymaga interwencji użytkownika ani zasobów obliczeniowych dostarczonych przez użytkownika. Po przekazaniu symulacji do wykonania użytkownik może ją opuścić i wyłączyć swoje urządzenia, a symulacja będzie nadal działać. Pozwala to również użytkownikom na dostęp do wyników z dowolnego urządzenia, niezależnie od tego, czy jest to laptop, czy urządzenie mobilne.
Jako przykład zastosowania VD w trybie automatycznym poprzez przeglądarkę WWW, przeprowadzono test dla kompleksu białko-ligand przygotowanego w programie ACPYPE z wykorzystaniem struktury białka wiążącego FK506 z Plasmodium vivax w kompleksie z inhibitorem D5 (PDB ID: 4mgv)41. Przygotowanie przebiegało zgodnie z opisanym protokołem, a wyniki analizy przedstawiono na Rysunku 2A-D.
Rysunek 2A przedstawia średniokwadratowe odchylenie (RMSD) pomiędzy początkową strukturą białka a jej symulacją w ciągu 5 ns (zgodnie z ustawieniami systemu). Szkielet białka wykazywał RMSD poniżej 2,5 Å przez cały czas trwania symulacji. Rysunek 2B obrazuje promień gyracji (Rg), który opisuje zwartość białka podczas 5 ns symulacji. Wykres ten przedstawia Rg w trzech współrzędnych: x, y i z, a także wartość całkowitą. Rysunek 2C ilustruje średniokwadratowe fluktuacje (RMSF), które reprezentują średnią odległość fluktuacji każdego aminokwasu w strukturze białka podczas 5 ns symulacji. Rysunek 2D przedstawia zmienność energii w kJ/mol dla systemu podczas procesu minimalizacji energii z wykorzystaniem metody najszybszego spadku. Z tego wykresu wynika, że system ustabilizował się przy maksymalnej sile poniżej 1000 kJ/mol/nm.
Kolejnym przypadkiem zastosowania jest sytuacja, w której użytkownik chce uruchomić program na własnym serwerze z zainstalowanym programem Gromacs. Ten sposób użytkowania nie został opisany w niniejszym protokole, ponieważ wymaga umiarkowanej wiedzy na temat terminala Linux oraz aplikacji CLI. Metoda ta wykorzystuje VD jako generator modyfikowalnych poleceń Gromacs, które po wykonaniu w wygenerowanej formie przynoszą taki sam rezultat jak VD. Użytkownicy pobierają pliki MDP oraz plik zawierający wygenerowane polecenia (Rysunek 3A). Wszystko jest dostępne w VD. Po wykonaniu tych poleceń w terminalu Linux uzyskają wyniki przedstawione na Rysunku 3B.
<img alt="Panel analityczny; dane użytkownika; wykres; mapa; urządzenie; system operacyjny; użytkowanie w miastach; zaangażowanie; analiza wyświetleń." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66964/66964fig03.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Wykorzystanie VD do generowania skryptów poleceń. (A) Lista poleceń wygenerowanych w VD po wybraniu opcji pobierania listy poleceń. (B) Przykład wyniku wykonania polecenia. Wystarczy skopiować, wkleić i uruchomić w lokalnym wierszu poleceń systemu Linux. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66964/66964fig03large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Wykresy analizy dynamiki molekularnej; wykres RMSD, wykres promienia gyracji, fluktuacje RMS, energia GROMACS." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66964/66964fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rycina 2Statystyki dostępu i użytkowania Visual Dynamics. Więcej niż 4 tysiące pojedynczych użytkowników IP z około 63 krajów uzyskało już dostęp do VD. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66964/66964fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.</a>
<img alt="Analiza skryptu programistycznego i interfejsu wiersza poleceń; wyświetlanie kodu i poleceń do przetwarzania danych." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66964/66964fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 3"> 
Rysunek 3: Przykłady wykresów wyjściowych dotyczących automatycznej analizy VD. (A) Średnio kwadratowe odchylenie (RMSD) w ciągu 5 ns. (B) Promień bezwładności (Rg) w ciągu 5 ns. (C) Średnio kwadratowa fluktuacja (RMSF) w ciągu 5 ns. Oś x wykresu RMSF reprezentuje liczbę aminokwasów w enzymie, a oprogramowanie do obrazowania generuje wyniki o minimalnym rozmiarze. W przypadku większego białka oś x ulegnie wydłużeniu. (D) Zmiana energii podczas procesu minimalizacji energii. Zmiana energii kończy się, gdy proces osiągnie odpowiednią wartość. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66964/66964fig02large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
Rycina uzupełniająca 1: Uproszczony schemat blokowy procesu wykorzystywanego przez Visual Dynamics do konfiguracji nowej symulacji. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66964/Supplemental%20Figure%201.zip" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.</a>
Rycina uzupełniająca 2: Uproszczony schemat blokowy procesu wykorzystywanego przez Visual Dynamics do zarządzania wykonywaniem zaplanowanych symulacji. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66964/Supplemental%20Figure%202.zip" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.</a>
Plik uzupełniający 1: plik pdb białka. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66964/Supplementary%20File%201_RE.zip" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.</a>
Plik uzupełniający 2: Plik itp ligandu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66964/Supplementary%20File%202_RE.zip" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.</a>
Plik uzupełniający 3: Plik pdb ligandu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66964/Supplementary%20File%203_RE.zip" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.</a>

Visual Dynamics to narzędzie open-source, które przyspiesza implementacje i naukę w symulacji dynamiki molekularnej za pomocą Gromacs. Prezentowany protokół przeprowadzi Cię przez kolejne etapy umożliwiające łatwe wykonanie symulacji białko-ligand przygotowanej w ACPYPE oraz ogólne kroki do innych modeli symulacyjnych.

Nowe funkcje w programie Visual Dynamics 3.0

Visual Dynamics (VD) is a web tool that aims to facilitate the use and application of Molecular Dynamics (MD) executed in Gromacs, allowing users without ...

Naszym celem jest dostarczenie społeczności akademickiej narzędzia, które ułatwi przygotowanie i symulację z wykorzystaniem dynamiki molekularnej. Czy jest możliwość udostępnienia tego celu w naszej aplikacji webowej? Czy jest to możliwe, aby początkujący używał go skutecznie?Staramy się odpowiedzieć na te pytania za pomocą naszego oprogramowania. Dynamika molekularna wiąże się z wieloma wyzwaniami. Te, spośród których się wyróżniają, to przygotowanie do parametryzacji ligandów, krzywa uczenia się wytycznych symulacyjnych, czas symulacji w realizacji nowej analizy.Zajmujemy się głównie krzywą uczenia się na początku badań nad tworzeniem potoku, który poprowadzi wszystkich użytkowników od początkujących do zaawansowanych. Duże zapotrzebowanie na dostęp do tego narzędzia świadczy o luce w badaniach z zakresu nauk biologicznych. Wierzymy, że rozwój tego narzędzia stanowi znaczący postęp w wykorzystaniu i nauce dynamiki molekularnej.W związku z tym więcej osób będzie mogło wdrożyć te testy w swoich badaniach. W przyszłości zamierzamy rozszerzyć parametryzację i wykonywanie złożonych symulacji z wykorzystaniem pól sił wody. Aby rozpocząć, otwórz stronę internetową dynamiki wizualnej lub VD i kliknij zaloguj się, aby uzyskać dostęp do ekranu logowania do systemu.Po zalogowaniu można uzyskać dostęp do obszaru przesyłania symulacji, samouczków i statystyk użytkowania. Aby przesłać symulację enzymu APO, kliknij nową symulację na pasku bocznym i kliknij przycisk APO. Prześlij darmowe białko dla mgv.pdb i wybierz pole AMBER94 siła. Wybierz model wody TIP3P, a następnie pole sześcienne. Wybierz odległość 0,5 nanometra między białkiem a krawędzią pudełka.Zaznacz opcję, uruchom na naszych serwerach, aby przeprowadzić symulację. Korzystając z UCSF Chimera, otwórz kompleks ligandów białkowych dla mgv.pdb. Kliknij pozostałość i ustaw kod na D5I.Następnie w obszarze plik kliknij pozycję zapisz plik PDB. Wybierz opcję zapisz tylko wybrane atomy. Ustaw nazwę pliku na ligand.PDB i kliknij przycisk Zapisz. Przejdź do serwera Bio2Byte ACPYPE i prześlij wygenerowany ligand. PDB z plików wyjściowych.Kliknij nową symulację, a następnie Ligand białkowy. Prześlij darmowe białko dla mgv. pdb i wybierz pliki ligandów przygotowane w ACPYPE, a następnie pole siłowe Amber 94.Wybierz model wody TIP3P, a następnie pudełko sześcienne i wybierz odległość 0,5 nanometra między białkiem a krawędzią pudełka. Zaznacz opcję, uruchom na naszych serwerach, aby przeprowadzić symulację. Kliknij moje symulacje na pasku bocznym, a następnie pobierz pliki MDP, aby pobrać używane pliki konfiguracyjne symulacji.Kliknij polecenia, aby pobrać listę poleceń wykonywanych przez platformę, a następnie kliknij GROMACS Log, aby pobrać plik dziennika zawierający dane wyjściowe poleceń gmx. Kliknij wyniki, aby pobrać pliki wygenerowane przez polecenia gmx. I na koniec kliknij grafikę rysunkową, aby pobrać wykresy do analizy każdego kroku symulacji w formacie obrazu i xvg na komputer.Szkielet białkowy wykazywał odchylenie średniego pierwiastka kwadratowego mniejsze niż 2,5 angstrema, a promień czasu trwania wykazał, że białko zachowało swoją zwartość we współrzędnych X, Y i Z podczas pięcionanosekundowej symulacji. Średnia odległość fluktuacji każdego aminokwasu w strukturze białka, pokazana przez fluktuację średniej kwadratowej, pozostała stała przez całą symulację trwającą pięć nanosekund. System ustabilizował się z maksymalną siłą mniejszą niż 1 000 kilodżuli na mol na nanometr podczas procesu minimalizacji energii.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Biochemia

Testowanie wrażliwości wizualnej u jaszczurek przy operant paradygmat klimatyzacji, która zatrudnia odtwarzania wideo losowych punktów, kinematograms i generowanych komputerowo bezkręgowców.

Badania wizualne Wrażliwość na prędkość i kierunek ruchu w Jaszczurki

Ten film opisuje podstawy technik cyfrowej projekcji prążków, które zapewniają gęste pomiary 3D dynamicznie zmieniających się powierzchni. Demonstruje również projekt i działanie szybkiego binarnego systemu defoksji opartego na tych technikach.

Szybkie i szybkie obrazowanie wideo z cyfrowymi technikami projekcji prążków

Nowy system obliczeniowy z akcelerowaną przez GPU symulacją dynamiki molekularnej oraz wizualizacją 3D/VR, analizą i manipulacją nanostruktur został zaimplementowany, reprezentując nowatorskie podejście do zaawansowanych badań materiałowych i promowania innowacyjnych badań i alternatywnych metod uczenia się o strukturach materialnych o wymiarach niewidocznych dla ludzkiego oka.

Nowatorskie interaktywne środowisko 3D/VR do symulacji, wizualizacji i analizy MD

Wymiary żył płucnych (PV) są ważnymi parametrami przy planowaniu izolacji żył płucnych. Echokardiografia przezprzełykowa 2D może dostarczyć tylko ograniczonych danych o PVs; jednak echokardiografia 3D może ocenić odpowiednie średnice i obszary PV, jak również ich przestrzenny związek z otaczającymi strukturami.

Trójwymiarowa metoda echokardiograficzna do wizualizacji i oceny określonych parametrów żył płucnych

Inherent Dynamics Visualizer to interaktywny pakiet wizualizacji, który łączy się z narzędziem do wnioskowania o sieci regulacji genów w celu ulepszonego, usprawnionego generowania funkcjonalnych modeli sieciowych. Wizualizator może być używany do podejmowania bardziej świadomych decyzji dotyczących parametryzacji narzędzia wnioskowania, zwiększając w ten sposób zaufanie do wynikowych modeli.

Inherent Dynamics Visualizer, interaktywna aplikacja do oceny i wizualizacji wyników z potoku wnioskowania o sieci regulacji genów

Przedstawiono uogólnioną, zgodną z zasadami FAIR metodę dla ekspertów dziedzinowych, którzy chcą zintegrować narzędzia symulacyjne i do przetwarzania danych w zautomatyzowane przepływy pracy dla wirtualnych eksperymentów 3D. Przykład neutroniki pokazuje, jak skonfigurować lokalną instancję Galaxy, integrując OpenMC i narzędzia do konwersji plików, uruchamiać przepływy pracy z Omniverse oraz wizualizacje skonwertowanych wyników 3D.

Integracja zautomatyzowanych przepływów symulacji z wizualizacją 3D do wirtualnych eksperymentów w Metaverse

Elastyczność konformacyjna odgrywa kluczową rolę w funkcjonowaniu białek. W tym artykule opisujemy zastosowanie czasowo-rozdzielczej spektrometrii mas z jonizacją elektronrozpylającą sprzężoną z wymianą wodorowo-deuterową do badania szybkich zmian strukturalnych, które napędzają funkcję w uporządkowanych i nieuporządkowanych białkach.

Spektrometria mas z jonizacją wodorowo-deuterową z jonizacją elektrorozpylającą do badania struktury i dynamiki białek

Tutaj prezentujemy protokoły bezdetergentowej homogenizacji hodowanych komórek ssaków oparte na kawitacji azotu i późniejszym oddzieleniu białek cytozolowych i błonowych przez ultrawirowanie. Metoda ta jest idealna do monitorowania podziału białek błony obwodowej między frakcjami rozpuszczalnymi i błonowymi.

Kawitacja azotu i wirowanie różnicowe pozwalają na monitorowanie dystrybucji białek błony obwodowej w hodowanych komórkach

Kinaza zależna od cykliny 1 (Cdk1) jest aktywowana w fazie G2 cyklu komórkowego i reguluje wiele szlaków komórkowych. W tym miejscu przedstawiamy protokół testu kinazy in vitro z Cdk1, który umożliwia identyfikację miejsc fosforylacji specyficznych dla Cdk1 w celu ustalenia celów komórkowych tej ważnej kinazy.

Identyfikacja miejsc fosforylacji specyficznych dla kinazy 1 zależnej od cykliny za pomocą testu kinazy in vitro

Tutaj prezentujemy eksperymentalny protokół, który może być wykorzystany do określenia powinowactwa wiązania i sposobu interakcji bezznacznikowego białka wiążącego fosfolipidy aneksyny A2 z immobilizowanymi dwuwarstwami opartymi na ciele stałym (SLB) poprzez jednoczesny pomiar wychwytu masy i właściwości lepkosprężystych białka anektyny A2.

Mikrograwimetria dyssypatywna do badania dynamiki wiązania białka wiążącego fosfolipidy aneksyny A2 z dwuwarstwami lipidowymi na podłożu stałym za pomocą rezonatora kwarcowego

Odkryj symulacje dynamiki molekularnej białko-ligand przy użyciu Visual Dynamics. To narzędzie open-source upraszcza przygotowanie i wykonanie symulacji dla początkujących badaczy w biologii obliczeniowej.

Nowe funkcje w programie Visual Dynamics 3.0

Przeglądaj więcej filmów