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CHARMM 量子經(jīng)典雜化模擬與藥物開發(fā)應(yīng)用培訓(xùn)課程

培訓(xùn)對(duì)象：藥物化學(xué)研究人員、計(jì)算生物學(xué)家、生物物理研究者、需要運(yùn)用CHARMM進(jìn)行生物大分子模擬及QM/MM計(jì)算的科研人員。
培訓(xùn)目標(biāo)：
1. 掌握CHARMM的力場體系與輸入腳本結(jié)構(gòu)，能夠獨(dú)立完成蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)體系的構(gòu)建與能量最小化。
2. 熟練運(yùn)用CHARMM進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬，分析軌跡的穩(wěn)定性、構(gòu)象變化與相互作用。
3. 掌握QM/MM混合模擬方法，研究酶催化反應(yīng)機(jī)理與藥物分子與靶點(diǎn)的結(jié)合模式。
培訓(xùn)內(nèi)容介紹：
1. CHARMM軟件概述：了解CHARMM作為生物大分子模擬領(lǐng)域經(jīng)典軟件的發(fā)展歷程與核心設(shè)計(jì)理念。
2. 力場與參數(shù)文件：理解CHARMM力場（CGenFF、CHARMM36、CHARMM22）的特點(diǎn)，掌握參數(shù)文件的組織結(jié)構(gòu)與調(diào)用方式。
3. 輸入腳本語言：學(xué)習(xí)CHARMM輸入腳本的語法，掌握數(shù)據(jù)讀取、結(jié)構(gòu)操作、能量計(jì)算等命令的使用。
4. 模型構(gòu)建：從PDB文件構(gòu)建蛋白質(zhì)體系，添加氫原子、溶劑分子與抗衡離子，設(shè)置周期性邊界條件。
5. 能量最小化：進(jìn)行最陡下降與共軛梯度最小化，消除不利接觸，獲得合理初始結(jié)構(gòu)。
6. 平衡模擬：在NVT與NPT系綜下進(jìn)行體系平衡，設(shè)置溫度與壓力耦合算法，監(jiān)控能量與密度收斂。
7. 生產(chǎn)動(dòng)力學(xué)模擬：運(yùn)行長時(shí)間分子動(dòng)力學(xué)模擬，設(shè)置積分步長、輸出頻率與軌跡保存方式。
8. 軌跡分析：計(jì)算RMSD、RMSF、回旋半徑、氫鍵占有率等，分析體系穩(wěn)定性與構(gòu)象變化。
9. 自由能計(jì)算：使用傘形采樣或FEP方法計(jì)算相對(duì)結(jié)合自由能，評(píng)估配體結(jié)合親和力。
10. QM/MM設(shè)置：定義QM區(qū)域與MM區(qū)域，選擇QM方法（DFT、半經(jīng)驗(yàn)）與邊界處理方案，設(shè)置QM/MM耦合。
11. 酶反應(yīng)機(jī)理研究：使用QM/MM方法掃描反應(yīng)坐標(biāo)，搜索過渡態(tài)，計(jì)算反應(yīng)能壘。
12. 藥物設(shè)計(jì)應(yīng)用：模擬藥物分子與靶點(diǎn)蛋白的結(jié)合模式，預(yù)測結(jié)合位點(diǎn)與關(guān)鍵相互作用。

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專家力量：
中國科學(xué)院相關(guān)研究所高級(jí)研究人員
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