¿Hay códigos de código abierto disponibles para estudiar el plegamiento de proteínas?

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Me gustaría probar la influencia de los parámetros de solvatación en los modelos de solvatación implícitos y preguntarme qué códigos están disponibles gratuitamente como programas independientes para el plegamiento de proteínas de proteínas pequeñas, y cuáles usan enfoques de minimización de energía en lugar de dinámica, por lo que no estoy buscando códigos de dinámica molecular .

computational-chemistry computational-biology

— Abre el camino
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Uno de los problemas científicos más importantes del día, y casi ningún gran éxito de GitHub FOSS Google. Tristeza

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Los códigos de dinámica molecular más populares son namd y gromacs , y quizás también desmond . Estos paquetes están disponibles gratuitamente y son de "código abierto" en el sentido de que el código fuente está disponible de forma gratuita. Wikipedia alberga una lista de software para modelado molecular que puede contener otros buenos enlaces.

Sin embargo, estos códigos también son bastante complejos y, por lo tanto, si desea realizar sus propios cambios, por ejemplo, para probar nuevos modelos de solución, es posible que pase un poco de tiempo tratando de comprenderlos. Si la facilidad de uso supera la velocidad (probablemente no del todo si está buscando escalas de tiempo para el plegado), es posible que desee ver mmtk , que le permite a su programa simulaciones de dinámica molecular personalizadas en Python.

Si le interesa la velocidad, pero no todas las características de un paquete de simulación completo, también puede interesarle las bibliotecas de dinámica molecular como OpenMM o mdcore (descargo de responsabilidad: mdcore es mi propio proyecto de software). Sin embargo, esto requerirá bastante más programación por tu parte.

— Pedro
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¡Muchas gracias! Olvidé decir un detalle, he actualizado la pregunta. Por cierto, ¿cuál es la diferencia entre openmm y tu mdcore?

— Abre el camino

@flow: En realidad, has cambiado tu pregunta por completo. Tanto namd como gromacs minimizan la energía. Dado que la parte costosa y complicada sigue siendo la evaluación de las fuerzas no unidas, también puede usar una biblioteca como OpenMM o mmtk para calcularlas y hacer la minimización usted mismo. La diferencia entre OpenMM y mdcore es que resolvemos el mismo problema de maneras muy diferentes :)

— Pedro

¡Excelente! No sabía sobre minimización de energía con gromacs. Ahora intentaré averiguar si se ha utilizado para el plegamiento de proteínas de esa manera. También openmm es interesante ya que creo que se ha implementado en gpus. ¿A qué problema te refieres? Lo puedes contar? ;)

— Abre el camino

Esto está un poco fuera de tema, pero el "problema" es la dinámica molecular en arquitecturas de memoria compartida como CPU de múltiples núcleos, la arquitectura Cell / BE o GPU. Si bien OpenMM y mdcore difieren significativamente en la forma en que paralelizan los cálculos, son más similares entre sí que namd o gromacs, que siguen un paradigma de paralelización basado en MPI de memoria distribuida.

— Pedro

Ok, creo que tengo tu idea. Mi principal preocupación es que si pasas demasiado tiempo en alguna nueva técnica de administración de memoria o similar, las cosas podrían cambiar muy rápido en los próximos años y tu proyecto podría quedar obsoleto

— Abre el camino

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Además de las sugerencias de Pedro , también puede mirar Quantum Espresso , que entre otras cosas permite los cálculos de Car-Parrinello . Está (o al menos fue) escrito en Fortran 90.

— Francesco
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¿Se ha utilizado el espresso cuántico para el plegamiento de proteínas a base de energía?

— Abre el camino

Esta es la lista de características de QE: quantum-espresso.org/whatcanqedo.php

— Francesco

ok, está claro que existe una "optimización estructural", pero ¿alguna vez se ha utilizado para moléculas con alrededor de 1000 átomos?

— Abre el camino

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El término "minimización de energía" generalmente se refiere a la minimización de la energía potencial. Para simulaciones de plegamiento de proteínas, realmente necesita minimizar la energía libre. Si ejecuta la minimización de energía en una proteína desplegada, muy pronto se quedará atascado en un mínimo local. Por lo tanto, es probable que desee una dinámica molecular y utilice algún protocolo, como el recocido simulado, para reducir progresivamente las energías. Vea la respuesta de pedro para sugerencias de software.

— Khinsen
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Sí, quise decir energía libre, pero quiero evitar la dinámica molecular

— Abre el camino

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Si desea una energía libre, que implica entropía y, por lo tanto, una muestra de espacio conformacional, tiene dos opciones: usar un potencial simple (generalmente uno armónico) y hacer un cálculo analítico, o usar un potencial no trivial y realista y hacer muestreo. Para el muestreo, se han desarrollado muchas técnicas, pero todas se reducen a la dinámica molecular o Monte-Carlo, con una dinámica molecular mucho mejor establecida para el caso específico de las proteínas.

— khinsen

sí, estoy completamente de acuerdo con su respuesta general, pero mi problema ahora es encontrar los códigos correctos y listos para usar

— abra el camino

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También hay un programa interesante llamado foldit que parece un juego de rompecabezas con una buena interfaz gráfica de usuario, pero en el fondo en realidad estudia el plegamiento de proteínas.

— erhanturan
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Pero, ¿es el código de código abierto?

— Abre el camino

Aparentemente no, pero está disponible para Windows, Mac y Linux. Thoguh, hay una discusión sobre este tema. Creo que hay un problema que impide que sea de código abierto. Eventualmente abrirá código fuente, supongo.

— erhanturan