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CALCOLO CARICHE RESP Per   calcolare   le   cariche   RESP   ho   usato   due   differenti   metodologie.   Nel  primo   caso  ho calcolato le cariche ESP con il programma Jaguar mentre nel secondo caso il calcolo delle cariche ESP è stato effettuato con Gaussian03.

­Calcolo cariche ESP con Jaguar

Dalle applicazioni di Maestro selezionare Jaguar­­ optimization ed impostare i parametri per calcolare le cariche ESP scegliere il basis set (es 6­31G*) il livello di teoria (es HF Hartee­ Fock).  Nel  parametro   SCF  solitamente   è  meglio   variare  sia   la   voce   Maximum  iteration (aumentando da 48 a 100 o più) sia la voce en. change inserendo il vaolre 10­6 o 10­7. Anche alla voce optimization aumentare il valore di default da 100 a 100 nella casella Maximum steps. Alla voce properties selezionare Atomic Electrostatic Potential Charges (ESP). Al punto di output premere edit per editare il file di input per Jaguar aggiungendo ip172=2 in una riga e dare il comando start; altrimenti si salva il file e si importa da Appllicazioni— Jaguar—run input file e si carica il file di input.in precedentemente modificato. Alla fine del calcolo c'è un file.resp che nella formattazione è identico al file di output di Gaussian03 eccetto  che  per  la  prima  riga   che   va   rimessa   in   colonna  lasciando  4   spazi dal  margine sinistro e  in  questo  caso  lo  0   deve   essere  nel quarto   spazio  lo   stesso   per  i numeri che seguono.    10 12415                     0.3177250E­01   0.1740288E+01   0.2577081E+01                     0.6909164E+00  ­0.4896419E+00   0.1138487E­16                     0.3177250E­01   0.1740288E+01  ­0.2577081E+01                    ­0.1393490E+01  ­0.2442485E+01   0.1138487E­16                     0.2480536E+00   0.6957054E+00   0.4342516E+01                     0.1380990E+01   0.3303692E+01   0.2517172E+01                    ­0.1908765E+01   0.2427955E+01   0.2412504E+01                     0.2480536E+00   0.6957054E+00  ­0.4342516E+01


a questo punto il file di output (sopra riportato in parte) file.resp è pronto per essere inserito nel modulo per il calcolo delle cariche resp di Amber ed il file.resp è la voce che il manuale esprime come ­e espot. ­Calcolo cariche ESP con Gaussian03 Per calcolare le cariche ESP con Gaussian03, posso usare l'inerfaccia grafica di gaussVIEW (dal terminale digitare semplicemente gaussVIEW mentre per avviare gaussian digitare g03) dall'inerfaccia bisogna settare i parametri relativi al calcolo delle cariche ESP. Per calcolare le   cariche   ESP   dobbiamo   aggiungere   nello   spazio   additional   Keywords   (dopo   aver selezionato dal menù calculate—gaussian calculation) inserire la riga di comando pop=mk iop(6/33=2) avendo cura di inserire uno spazio tra mk e iop. Anche in questo caso dobbiamo selezionare il basis set e il livello di teoria (es 6­31G* HF) e lanciare il calcolo. Al termine del calcolo il file di output di g03 che ne deriva ha un'estensione file.log. Questo file in questo modo non può essere letto dal modulo per il calcolo delle cariche resp di Amber, quindi deve essere convertito: il comando per estrarre il file.esp dal file di output file.log è espgen.   la   riga   di  comando   va   così   impostata:  espgen   ­i  file.log   ­o   file.esp.   Il  file   così ottenuto con l'estensione .esp è adesso pronto per essere inserito all'interno del modulo per il calcolo delle cariche resp di Amber ed è anche in questo caso la voce ­e espot. ­Calcolo cariche RESP con il modulo Resp di Amber La riga di comando che mi permette di calcolare e simmetrizzare le cariche resp necessita della creazione da parte dell'utente di uno o due file di input a seconda se usiamo uno o due step di calcolo il file ha una estensione file.in ed è la prima voce del comando:

resp [­O] ­i input ­o output ­p punch ­q qin ­t qout ­e espot ­w qwts ­s esout −O Overwrite output files if they exist.


RESP   (Restrained   ElectroStatic   Potential)   fits   the   quantum   mechanically   calculated electrostatic   potential   (esp)   at   molecular   surfaces   using   an   atom­centered   point   charge model. This method was developed primarily by Christopher Bayly.A quantum mechanical program, such as Gaussian, Jaguar, or GAMESS, must be used to generate the ESP input for RESP.   See   $AMBERHOME/src/resp/0README   for   tips   for   interfacing   such   programs with RESP. Note that antechamber automates most of this process: use the ­fo gcrt option to create  a  Gaussian  input  file;  then   run  Gaussian;  then  use the  ­fi gout  ­c  resp   option to automatically create the resp input file and run a two­stage fitting procedure. If you don’t use Gaussian, you can still run respgen to automatically create the input files needed for resp. file flag fortran purpose name unit ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ input

-i

5 required input options

output - o 6 a/p output of results punch -p

7 a/p synopsis of results

qin

3 optional replacement charges

-q

qout

-t

19

espot

-e 10

required input of ESP’s and coordinates (note: these must in atomic units)

qwts

-w

optional input of new weight factors

esout

-s

4

a/p ouput of current charges

20 optional generated esp values for new charges

­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ a/p = always produced Input included in the "-i" file -1st lineTITLE input: a character string -2nd sectionBegin with namelist " &cntrl" (see example at end) inopt = 0 normal run = 1 cycle through a list of different qwt read from -w unit ioutopt = 0 normal run = 1 write restart info of new esp etc to unit -es (esout unit)


iqopt

= 1 reset all initial charges to zero (default) = 2 read in new initial charges from -q (qwt)---Usare quando si simmetrizza 2step-= 3 read in new initial charges from -q (qwt) and perform averaging of those new initial charges according to ivary values (normally not used) nmol = n the number of molecules in a multiple molecule fit (default 1) ihfree = 0 all atoms are restrained = 1 hydrogens not restrained (default) irstrnt = 0 harmonic restraints (old style) = 1 hyperbolic restraint to charge of zero (default) = 2 only analysis of input charges; no charge fitting is carried out qwt = normally use 0.0005 for Stage 1 (default) " " 0.001 for Stage 2 --Usare per simmetrizzare-----end namelist " &cntrl" with " &end" -3rd "line"wtmol .... relative weight for the molecule if multiple molecule fit (1.0 otherwise) -4th "line"subtitle for molecule (a character string) -5th "line"charge, iuniq (charge and number of atoms, in 2I5 format) -6th "area"one line for each atom, in 2I5 format: Atomic number, ivary ivary = 0 charge varied independently of previous centers = n current charge fitted together with center "n" = -99 charge frozen at "initial charge" value typically read in unit "qin" -7th- "area" charge constraints... blank line if no constraints, otherwise in I5,F10.5 format ngrp = number of centers in the group associated with this constraint (i.e. the number of centers to be read in) grpchg(i) = charge to which the associated group of atoms (given on the next card) is to be constrained -7.1th- "area" imol, iatom (in 16I5 format) the list (ngrp long) of the atom indices of those atoms to be constrained to the charge specified on the previous line. *blank to end


-8th "area"intermolecular charge constraints same format as indvidual molecule constraints *blank to end -9th "area"Multiple molecule atom equivalencing format is analagous to 7th area and 7.1 ngrp(I5) and then, on separate lines: imol,iatoms(16I5) *blank to end

Al termine del file di input occorre lasciare quattro righe vuote prima di salvare e rappresentano le voci che non vengono prese in considerazione. Chiaramente se vengono utilizzate le voci seguenti al paragrafo indicato con linea 6 gli spazi al termine del file si riducono di una riga per ogni voce che utilizzo. Di seguito sono illustrate le strutture dei due file di input.in

La figura mostra il file di input.in per un solo step di calcolo: la prima riga sotto il secondo titolo indicano rispettivamente la carica totale ed il numero di atomi. Le righe successive rapperesentano il numero atomico di ogni atomo che compone la molecola in sequenza secondo la numerazione degli atomi che può essere visualizzata ad esempio con maestro.


Sul secondo step di calcolo va creato un secondo file di input.in, dove per la prima riga cambiano i valori di iqopt e di qwt che ora diventano rispettivamente 2 e 0.001 I cambiamenti nel secondo file riguardano la colonna che nel primo file era 0. Infatti se devo simmetrizzare le cariche su atomi ad esempio di H in un CH3 o in NH2. Il valore -99 significa che nel secondo step di calcolo le cariche devono restare uguale al primo (in pratica con -99 diciamo al software che quelle cariche non sono da simmetrizzare. quando invece incontriamo una serie di cariche da simmetrizzare al primo atomo inserisco il valore 0 e agli altri che devo simmetrizare assegno un numero che è il numero dell'atomo a cui ho dato il valore 0 (come illustrato nella figura sopra). Il comando per lo step di calcolo è lo stesso solo che inserisco, come già detto un nuovo file di iput, e la voce del comando -q qin (che si usa solo nel 2 step) e l'output di -t qout del primo step di calcolo (quando imposto il secondon calcolo è opportuno nominare in modo differente il -t qout tipo fil2.qout altrimenti viene sovrascritto).


DOCKING -Effettuare un Docking usando G.O.L.D (Genetic Optimization for Ligand Docking)

Importare la proteina su cui effetuare il docking in maestro toglier il ligando dal file pdb. A questo punto posso o salvare direttamente la struttutra proteica in pdb o mol2 e utilizzarla in GOLD o minimizzare la proteina e salvarla in pdb o mol2 e poi utilizzarla in GOLD. Dall'inerfaccia importare la proteina ed i ligandi (è buona norma almeno minimizzare i ligandi prima di esportarli in mol2 per GOLD. Secondo me è anche utile effettuare una analisi conformazionale dei ligandi da utilizzare prima di importarli in mol2 dentro GOLD). Prima dell'inserimento dei ligandi impostare come opzione invece di 10 100 o più run a seconda dell'esigenza. Per selezionare la cavità su cui devo effetuare il docking si può inserire il numero del residuo che fa parte della cavità e selezionare un raggio in A (default 10) tale da comprendere la tasca in cui il ligando interagisce con la proteina. In altro modo posso inserire le coordinate del centro della cavità (è possibile farlo prendendo la struttura cristallizata ligando-proteina selezionare il raggio per rintracciare l'intera cavità di legame (questo secondo metodo mio sembra più efficace!!!)). Successivamente è necessario valutare se per il lavoro in corso è più adatto usare il parametro GOLDscore o CHEMscore. In output il file fit_points.mol2 rappresenta la cavità di legame dove i ligandi sono stati inseriti per effettuare il docking. Il file active_atoms.pdb invece rappresenta gli atomi attivi nella parte di struttura proteica selezionata. il file bestranking.lst è la lista dei best-docking per ogni ligando. il file gold_protein.mol2 rappresenta la molecola proteica riesaminata da GOLD su cui poi ha effettuato i docking. Il calcolo può essere mandato da riga di comando dopo aver salvato il file gold.conf eventualmente rinominato e scrivendo dalla cartella dove ho aperto GOLD e dove voglio che venga salvato il lavoro: gold_auto gold.conf &altrimenti se non aggiungo & dopo che il calcolo è partito ctrl+z il calcolo viene sospeso e poi digitare bg il calcolo riprende in background.


chimica computazionale