更新速报

期待已久的 SPONGE agent 1.1 版本更新啦！让我们来看看这版本多了哪些新功能呢？🤔

• 偷懒现象的改善
  上个版本的智能体经常偷懒耍赖，明明什么都没有做却经常声称自己已经完成了任务，在我们的悉心调教下，SPONGE agent 的偷懒现象已经基本消失。
• 更多可以调节的参数
  现在智能体不仅仅只支持 NPT 模拟，也支持 NVT 模拟了。并且 SPONGE 支持的所有参数都可以调整（温度，压强，步数，步长，控温/控压算法...)，如果你不知道分子动力学的常见模拟参数，你可以询问智能体或者在 spongemm.cn 查询哦！
• 更多的后分析
  现在智能体除了 RMSD 分析以外，还稳定支持氢键分析，回转半径分析，自由能面构建，RMSF 分析。这些之外的分析目前也能支持，不过尚不稳定。

1. 简介：分子动力学模拟在生物体系中的应用

• 分子动力学模拟原理
  
  • 通过数值积分牛顿运动方程，追踪生物大分子（蛋白质、核酸、小分子等）原子随时间演化的过程。
    
• 应用场景
  
  • 揭示蛋白质折叠与构象转换机制
    
  • 分析生物分子之间的相互作用
  • 研究生物体系的动态演化
  • ...

那么，具体实现分子动力学模拟需要什么步骤呢？

2. 分子动力学模拟的步骤

1. 系统建模

   首先我们需要对要模拟的体系进行模型构建，主要的步骤如下：

   • 1.1 获取实验结构的 PDB 文件（可以从 PDB 网站获得，也可以使用 Protenix,AlphaFold 等工具进行预测），如有小分子要模拟，则需要小分子的 mol2 文件（推荐使用 mol2 文件，PDB 中小分子的键连信息不一定正确）
   • 1.2 对 PDB 文件进行预处理，包括加氢，修复缺失区域，去除无关配体，对特定残基进行处理等
   • 1.3 如果有小分子，则需要对小分子 mol2 进行预处理。包括加氢，计算电荷
   • 1.4 确定溶剂环境，例如 0.15M 的 NaCl 溶液（生理盐水）等

2. 力场选择
   接下来我们要给建模的体系分配力场参数，常见的力场如下

   • 力场：AMBER 系列力场、CHARMM 系列力场等
   • 溶剂：显式水（TIP3P、SPC/E、TIP4P）或隐式模型（GBSA、PB）等

3. 能量最小化
   接下来我们需要为体系进行能量最小化，以消除初始结构高能碰撞与应力

4. 预平衡模拟
   最小化结束后，我们需要对体系进行预平衡模拟，其核心目的是让初始构建的生物分子体系在目标热力学条件下充分松弛、稳定，以保证后续模拟结果的可靠性和物理真实性。

5. 生产模拟
   在完成预平衡后，进入生产（Production）模拟阶段，其核心目标是“真实地”采样分子体系在给定热力学条件下的动态行为与统计性质，为后续分析提供可靠数据支持。

6. 数据分析

   • 构象变化：RMSD、RMSF、回转半径
   • 相互作用：氢键、盐桥、接触面
     
   • 自由能计算
   • ...
     

是不是被上面繁琐的步骤吓到了呢？虽然步骤繁多、参数复杂，但借助 SPONGE Agent，您只需通过自然语言对话，即可从模型构建一路“问答”到数据分析，轻松完成整个分子动力学模拟流程。下一节，我们将实操演示，让您亲身体验 AI 驱动的分子模拟奇妙旅程！

3. 实战演示

• Step 0 : 对话选择

选择 SPONGE 开始对话

• Step 1 上传文件 & 文件预处理（可选）

你可以上传文件，让 ADAM 帮忙准备分子动力学输入文件，ADAM 会解析上传的文件并进行预处理。这里我们选择上传 PDB 网站中下载的 4B1Y.pdb 和 LAB，ATP 两个小分子的 mol2。

• Step 1 文件下载 & 文件预处理（可选）

你也可以告诉 ADAM 你想要模拟的 PDB ID，比如 4w52，这时 ADAM 会下载该 PDB 并对文件进行分析

ADAM 会解析出里面的小分子的名字，残基号等，你可以选择你想要保留的小分子，比如我们可以选择保留苯分子 (BNZ)，此时我们输入序号 0 即可

❗ 注意，现在我们暂不支持选择离子，选择离子可能会导致后续的建模出错；并且出现多次的小分子也不支持选择，因为这可能会与 PDB 提供的下载接口发生冲突，如果您想要模拟这种出现多次的小分子，建议您手动从 PDB 网站上进行下载。

在下载完小分子 mol2 后，ADAM 会自动对 PDB 文件进行处理，并告知下一步计划对小分子加氢，我们让他继续即可。

• Step 2 准备模拟输入文件

加氢步骤结束后，ADAM 会告知你下一步计划是准备分子动力学输入文件，我们让他继续即可。

这一步等待可能比较耗时，因为需要对小分子计算电荷，如果它显示思考中请您耐心等待，完成后 ADAM 会输出这些力场的参考文献，并告知你建模所使用的力场参数（目前力场建议您选择我们推荐的默认力场，力场暂不支持修改）。Adam 还会向您展示默认的模拟流程（50000 步最小化，1ns 预平衡，10ns 生产模拟）。

我们可以在文件中的 build 文件下找到 input.mol2 或者 input.pdb 查看建模好的结构

• Step 3 进行模拟（能量最小化 - 预平衡 - 生产模拟）

当然，您也可以选择修改您希望修改的参数，比如我们这里让 Adam 减少模拟步数

点击显示更多您可以看到模拟计划已经修改

修改好参数后，我们让它继续模拟就好。我们建议您每次的模拟时间不要超过 100ns，过长的任务可能需要更久的等待时间。我们建议您分多次运行长时间模拟。模拟可能需要一段时间，显示思考中请您耐心等待。

生产模拟完成后，ADAM 会附录最小化，预平衡和生产模拟的轨迹文件，您也可以对轨迹进行可视化，只需要点击可视化文件上的小眼睛即可查看

在轨迹查看窗口，您还可以选择修改可视化的参数

• Step 4 分析

☺ 目前稳定支持 RMSD 分析，氢键分析，回转半径分析，自由能面构建，RMSF 分析。其他分析也支持，但不稳定。

比如我们这里可以让它分析 RMSD

Adam 会给出专业的分析报告，您也可以点击小眼睛查看生成的分析图片（可以在文件栏找到）

又比如我们想分析下两个指定残基间的氢键相互作用，我们也可以直接询问 Adam，Adam 会给出专业的分析

4 注意事项&常见报错

• 1 最小化，预平衡，生产模拟的文件可以在文件栏中的以 min1, pre1, prod1 开头的文件中找到
• 2 Agent 输出的随机性：Agent 的输出不一定每次一样，这是正常现象。比如本教程中 Agent 就同时完成了小分子的下载和 PDB 的预处理，有时候它会分两步进行处理。
• 3 偷懒现象：有时 Agent 会“偷懒”，比如它声称自己将要完成什么任务但是没有出现“思考中”字样，你这时候需要提醒他立刻执行。
• 4 建模报错：大多是因为输入文件不合理或者输入文件不支持，遇到该情况可在论坛提问。
• 5 模拟报错：有时模拟也会报错，比如下图；这种报错大概率是因为体系能量过高导致模拟崩溃，建议增加最小化的步数或者预平衡的时间

5 总结

• [轻松上手] 本文讲解了如何使用 ADAM 用自然语言进行分子动力学模拟！
• [常见问题] 本文给出了使用过程中常见的报错及解决办法，助力您的科研和学习！