Existem códigos de código aberto disponíveis para estudar a dobragem de proteínas?

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Gostaria de testar a influência dos parâmetros de solvatação nos modelos implícitos de solvatação e saber quais códigos estão disponíveis gratuitamente como programas independentes para dobrar proteínas de pequenas proteínas e que usam abordagens de minimização de energia em vez de dinâmica, por isso não estou procurando códigos de dinâmica molecular .

computational-chemistry computational-biology

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Um dos problemas científicos mais importantes do dia e quase nenhum grande sucesso no GitHub FOSS no Google. Entristecedor.

— Ciro Santilli escreveu

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Os códigos mais populares de dinâmica molecular são namd e gromacs , e talvez também desmond . Esses pacotes estão disponíveis gratuitamente e "código aberto" no sentido de que o código fonte é disponibilizado gratuitamente. A Wikipedia hospeda uma lista de softwares para modelagem molecular que podem conter outros bons links.

Esses códigos, no entanto, também são bastante complexos e, portanto, se você deseja fazer suas próprias alterações, por exemplo, para testar novos modelos de solvação, pode gastar bastante tempo tentando entendê-los. Se a facilidade de uso supera a velocidade (provavelmente não completamente, se você estiver procurando escalas de tempo para dobrar), convém consultar o mmtk , que permite ao seu programa customizar simulações de dinâmica molecular no Python.

Se você está interessado em velocidade, mas não em todos os detalhes de um pacote de simulação completo, também pode estar interessado em bibliotecas de dinâmica molecular como OpenMM ou mdcore (aviso: mdcore é meu próprio projeto de software). Isso exigirá, no entanto, um pouco mais de programação do seu próprio lado.

— Pedro
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Muito obrigado! Esqueci de contar um detalhe, atualizei a pergunta. A propósito, qual é a diferença entre openmm e seu mdcore?

— Abra o caminho

Fluxo @: Na verdade, você mudou sua pergunta completamente. Tanto namd quanto gromacs minimizam a energia. Como a parte cara e complicada ainda é a avaliação das forças não ligadas, você também pode usar uma biblioteca como o OpenMM ou mmtk para computá-las e fazer a minimização por conta própria. A diferença entre OpenMM e mdcore é que vamos resolver o mesmo problema de maneiras muito diferentes :)

— Pedro

Excelente! Eu não sabia sobre minimização de energia com gromacs. Agora vou tentar descobrir se foi usada dessa maneira para dobrar proteínas. Também o openmm é interessante, pois acho que foi implementado no gpus. A que problema você está se referindo? Lo puedes contar? ;)

— Abra o caminho

Isso é um pouco fora de tópico, mas o "problema" é a dinâmica molecular em arquiteturas de memória compartilhada, como CPUs com vários núcleos, a arquitetura Cell / BE ou GPUs. Enquanto o OpenMM e o mdcore diferem significativamente na maneira como paralelizam os cálculos, eles são mais parecidos entre si do que com namd ou gromacs, que seguem um paradigma de paralelização baseado em MPI de memória distribuída.

— Pedro Pedro

Ok, acho que entendi sua ideia. A minha principal preocupação é que se você gastar muito tempo em alguma nova técnica de gerenciamento de memória ou similar, as coisas podem mudar muito rapidamente nos próximos anos e seu projeto pode se tornar obsoleto

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Além das sugestões de Pedro , você também pode ver o Quantum Espresso , que, entre outras coisas, permite cálculos de Car-Parrinello . É (ou pelo menos foi) escrito em Fortran 90.

— Francesco
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o quantum expresso já foi usado para dobrar proteínas com base energética?

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Esta é a lista de recursos do QE: quantum-espresso.org/whatcanqedo.php

— Francesco

ok, está claro que existe a "otimização estrutural", mas ela já foi usada para moléculas com cerca de 1000 átomos?

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O termo "minimização de energia" geralmente se refere à minimização da energia potencial. Para simulações de dobragem de proteínas, você realmente precisa minimizar a energia livre. Se você executar uma minimização simples de energia em uma proteína desdobrada, em breve ficará preso no mínimo local. Então você provavelmente quer dinâmica molecular e usa algum protocolo, como o recozimento simulado, para obter energias progressivamente mais baixas. Veja a resposta de pedro para obter sugestões de software.

— Khinsen
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sim, eu quis dizer energia livre, mas eu quero evitar dinâmica molecular

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Se você deseja uma energia livre, que envolve entropia e, portanto, uma amostra do espaço conformacional, você tem duas opções: use um potencial simples (normalmente um harmônico) e faça uma computação analítica, ou use um potencial não trivial e realista e faça amostragem. Para a amostragem, muitas técnicas foram desenvolvidas, mas todas se resumem à dinâmica molecular ou Monte-Carlo, com uma dinâmica molecular muito melhor estabelecida para o caso específico de proteínas.

— khinsen

sim, concordo totalmente com a sua resposta geral, mas o meu problema agora é encontrar os códigos relacionados corretos e prontos para o uso

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Há também um programa interessante chamado foldit, que parece um jogo de quebra-cabeça com uma boa interface gráfica, mas no fundo ele estuda a dobragem de proteínas.

— erhanturan
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Mas, o código é de código aberto?

— Abra o caminho

Aparentemente não, mas está disponível para Windows, Mac e Linux. Thoguh, há uma discussão sobre esse assunto. Eu acredito que há um problema que impediu que fosse de código aberto. Eventualmente, será de código aberto, presumo.

— Erhanturan