目录
1. 怎样阅读教程
2. 怎样准备结构来进行静电势计算
2.1PQR格式 2.2XML格式
2.3由PDB文件生成PQR文件（PDB2PQR） 3.怎样观察生物大分子周围的静电势 3.1VMD 3.2PyMOL 3.3PMV
4.怎样计算溶剂化能
4.1极性溶剂化 4.2非极性溶剂化
5.怎样计算结合能
5.1溶剂化能对结合的贡献
５.2包括库仑力贡献
5.3不行!配体没有设置参数
5.4一个配体结合的例子 ６.怎样计算溶剂化力 7.怎样计算PKa?
7.1概况 7.2介绍
7.3应用于溶菌酶
8.我的计算需要的内存太大了!
8.1并行计算:一个例子 8.2异步时序计算
9.如何将APBS用于分子动力学软件(MM/PBSA等)? 10.怎样通过网络运行APBS?(Gemstone)
10.1得到Gemstone
10.2用PDB2PQR来准备结构 10.3用APBS进行静电计算
11.更多例子??
12.所有这些没有回答我的问题-??
图像清单
3.1 .弓形阻遏物的等势线(在VMD中) 3.2.弓形阻遏物表面势能(在VMD中) 3.3.FAS2静电势能等势线(+/- KT/e)(在PyMOL中) 3.4.FAS2静电表面势能(+/- 5KT/e)(在PyMOL中) 3.5.全溶剂化能循环 5.1. 结合自由能循环
7.1. pKa 摄动自由能循环原理图 7.2. HEWL活性位点
8.1.并行计算得到的肌动蛋白二聚体等势线 10.1. Gemstone PDB2PQR 计算
10.2. Gemstone APBS/Calculation 屏幕 10.3. Gemstone APBS/Grid屏幕 10.4. Gemstone APBS/Physics屏幕 10.5. Gemstone APBS/File I/O屏幕
10.6. Gemstone APBS/Calculation屏幕(运行完成) 表格清单
7.1. 常见可滴定基团的模型氨基酸 pKa 值; 数据来自 Nielsen et al (见注脚) List of Examples 4.1. 玻恩离子PQR 4.2.玻恩输入文件示例 方程式清单
4.1. 玻恩离子极性溶剂化能 5.1. 结合自由能方程
5.2. 溶剂化对结合自由能的贡献 5.3. 库仑力对结合自由能的贡献 5.4. 结合自由能 7.1. 酸解离自由能 7.2. 迁移自由能
Chapter 1.怎样阅读教程
这本教程是以\怎样做\的形式设计的,使读者能熟悉使用APBS进行静电计算。读者需要最新版本的APBS((http://apbs.sf.net)来演示本教程中提供的实例。需要的其他文件列在Individual section里。
重要信息
注意本教程中的许多实例操作也可以通过网络Gemstone 实现，而不需要在本地装载APBS 软件。更多信息见Chapter 10, 怎样通过网络运行 APBS ? (Gemstone) 。
提示
本教程仍在完善之中，并且会在下一版本的APBS 开发出之前完成。未完成部分涵盖的许多课题在APBS 实例目录中有所展示。
3. Chapter 2. 怎样准备结构来进行静电势计算 目录
2.1PQR格式 2.2XML格式
2.3由PDB文件生成PQR文件（PDB2PQR）
为了对你关注的生物大分子结构进行静电计算，你需要向APBS提供原子所带电荷和原子半径等信息。电荷用来为泊松-波尔兹曼（PB）方程提供生物分子电荷分布， 半径则是用来构建电介质和离子可及度函数。电荷和半径信息可由多种不同的文件格式提供给APBS ，下面对此进行详细阐述。 2.1. PQR 格式
PQR 格式提供了一个添加参数信息的简单方式 ：将PDB 格式结构文件中的occupancy 和 temperature 栏代替以电荷(\和半径(\信息。然而，这种格式的简单性也限制了它的可扩展性：如果不借助使用其它软件如PDB2PQR，向一般的格式中添加新的原子形式和参数是非常困难的。下面介绍的XML 参数格式要容易修改的多。 2.2. XML 格式
XML格式 提供了一个添加参数信息的复杂格式，但同时也在格式化、可扩展和其它修改方面具有更大空间。正如在PQR格式中，原子坐标被补充以电荷和半径信息。完整的格式说明请见the APBS user guide。
2.3. 由PDB文件生成PQR文件（PDB2PQR）
注意
本教程适于运用 PDB2PQR 1.2.1
PDB2PQR 网络服务和软件可将绝大多数PDB文件转换成PQR格式，同时生成一些“警告”信息，特别是不能对大量缺失原子的坐标进行“修复”。虽然PDB2PQR 能修复某些侧链中缺失的重原子，但目前它不能模建大范围缺失的骨架和侧链坐标。
PDB2PQR 也可进行氢键优化，侧链旋转异构体搜索，附加限定的滴定状态，设定配体参数和准备APBS输入文件等。详细内容见 http://pdb2pqr.sf.net/ 。
前面提到了，PDB2PQR 在PDB2PQR 主页 中进行了详细讨论。因此，我们这里的简略地回顾由PDB文件生成PQR文件的所需步骤。首先，从://pdb2pqr.sf.net/#availability选择一个服务器。
2.3.1.选择要转化的PDB文件
输入四个字符的PDB ID或编号（如1FAS, 1MAH, 1LYS等）或者是上传自己的PDB文件均可。
注意
如果你选择输入四个字符的PDB文件，PDB2PQR 将对所有PDB文件中的链进行转换，
因为它结晶于PDB中（比如，对所有相关的进行转换而不仅是不是生物单元）。 2.3.2. 选择力场
大多数情况下，这个选择是简单的：PARSE。该力场经过了优化适用于隐式溶剂计算，而且
可能是蛋白质静电势能和许多一般形式的能量计算可视化处理的最佳选择 。然而，AMBER和CHARMM 在某些情况下更合适，比如想与用这些力场进行的模拟做比较，需要有核酸的力场，想利用这些力场对配体进行参数化等。
上传自定义力场也是可行的（比如，对配体或不常见残基进行半径和电荷定义）。详细信息见PDB2PQR 文件。 2.3.3输出命名配置
这与静电计算基本不相关，但对可视化至关重要。在不确定时， 选择\scheme\，使得与IUPAC 标准一致。 2.3.4. 其它选择
这些选择可分为两类：怎样在结构上构建缺失原子（包括氢原子）和附加输出配置。详细信息见http://pdb2pqr.sf.net/。
Chapter 3. 怎样观察生物大分子周围的静电势 目录 3.1. VMD 3.2. PyMOL 3.3. PMV
有许多极好的分子可视化软件可用来观察生物分子的静电性质。由于这样的程序太多，我们将集中精力于三个我们熟悉的软件包。 3.1. VMD
VMD 分子可视化软件包提供了运行APBS计算和对得到的静电势能结果进行可视化处理的支持。VMD开发者提供的与APBS对接的文件见
http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/plugins/apbsrun/。作为补充，我们将展示怎样在VMD中利用APBS从PDB文件得到结构和势能图。
注意
本教程基于VMD1.85
3.1.1. 生成PQR
我们以弓形阻遏物（PDB ID 1MYK）为例，它是一个DNA结合蛋白。可视化过程的第一步是为VMD和APBS生成PQR文件。请参见Section 2.3, “由PDB文件生成PQR文件（PDB2PQR）来生成PQR文件。 3.1.2. 载入PQR
在VMD中载入刚生成的PQR文件 (在VMD 主窗口中选择File → New molecule...)。调整分子，使其以你所希望的方式显示。根据你在PDB2PQR 中运用的力场不同，你可能会在VMD中看到一些奇怪的成键。当PQR文件载入VMD时，键的长度是由PQR半径推得的。这些半径与连续静电计算有关，而与可视化无关。不必担心会出现一些奇怪的成键（可隐藏氢原子已达到更好的视觉效果）。 3.1.3. 运行静电计算
现在已经为静电计算做好了准备
1. 在VMD主窗口中选择 Extensions → Analysis → APBS electrostatics。此时弹出一个
APBS工具窗口。
2. 在APBS 工具窗口中选择 Edit → Settings... 改变路径至APBS程序所在路径。点击
OK关闭此窗口。
3. 从\窗口选择\。单击Edit按钮。按需要
的方式调整APBS 设置。默认设置一般是可行的，然而修改ions 来调整计算时的离子强度也是有用的。完成后单击OK。 4. 现在已经准备好了运行计算。在APBS工具窗口中单击Run APBS。打开VMD Console
窗口察看运行计算时返回的信息。计算完成后会出现一个\Maps\窗口。选择 \然后单击OK。 3.1.4. 静电可视化 3.1.4.1. 等势线可视化
最常用的可视化方法之一就是绘制等势线。
1. 2. 3. 4. 5. 6.
首先，在VMD主窗口中选择Graphics → Representations... 。
单击 Create Rep 按钮，创建新的图层，改变Drawing Method 至 \。 将Draw由 \改至 \， Material 改至\。 注意现在isovalue值是 0；根据个人使用偏好，改变它至1（或5、10等）。 若沿用静电势能着色的标准离子传统，在 Coloring Method中选择\。 对于负值等势线，单击 \，选择新创建的图层。改变 isocontour 值至-1 (或 5、 10...) ， ColorID 改至 1。
这时，你得到的图像将类似下图（注意，为使得图像更加清晰我们将Drawing Method由表面改为点状。）：
