蛋白-蛋白结合自由能分量(MM-PBSA)绘图工具

蛋白 - 蛋白相互作用binding_energy
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示例图
Analysis BriefMM-PBSA 结合自由能各分量柱状图, 解析 ΔVDWAALS/ΔEEL/ΔEGB 等分量

蛋白-蛋白结合自由能分量(MM-PBSA)绘图工具binding_energy · Protein–Protein

概述

MM-PBSA(Molecular Mechanics–Poisson Boltzmann Surface Area)是蛋白-蛋白体系最常用的结合自由能估计方法:对平衡轨迹的多帧分别计算 ΔGbind = ΔEMM + ΔGsolv − TΔS,其中 ΔEMM 含范德华与静电项,溶剂化项拆分为极性(GB/PB)与非极性表面能。分量柱状图把净结合能“拆开给人看”,是审稿人最认可的呈现方式。

本工具直接解析 MMPBSA.py / gmx_MMPBSA 输出的 FINAL_RESULTS_MMPBSA.dat:ΔVDWAALS、ΔEEL、ΔEGB、ΔEsurf、ΔG(Bind) 等全部分量自动成柱,正负能量双色区分,无需任何手工誊抄。适合野生型 vs 突变体多文件对比(各拖一份 dat 即可)。

输入格式.dat,.txt,.csv多文件叠画单文件导出PNG 600 dpi / PDF 矢量数据隐私纯本地处理 · 零上传

输入数据格式

格式说明
MM-PBSA 结果MMPBSA.py / gmx_MMPBSA 输出 FINAL_RESULTS_MMPBSA.dat
兼容格式.dat / .txt / .csv
多文件不同体系各一份 dat,分别出图对比

结果解读

典型强特异性蛋白-蛋白界面 ΔGbind 在 −40 ~ −80 kJ/mol 区间(热力学结合能;换算 Kd 时注意是否含 −TΔS)。分量结构比总数更有信息量:ΔVDWAALS 负值大说明疏水堆积主导;ΔEEL 与 ΔEGB 大幅相抵(骨架介电屏蔽)属正常;ΔEsurf 微弱负值反映非极性埋藏。

将关键界面残基突变(如 Ala 扫描)前后的分量图对比,若 ΔVDWAALS 下降明显则印证疏水热点,ΔEEL 变化大则为静电/氢键热点——这与残基能量分解(Decomposition)工具互为印证,可交叉定位热点残基。

使用步骤

  1. 对平衡段轨迹跑 MMPBSA.py 或 gmx_MMPBSA(PB 或 GB 模式)。
  2. FINAL_RESULTS_MMPBSA.dat 拖入投递区。
  3. 调整柱体粗细、配色与图例;正负分量自动双色。
  4. 导出 600 dpi PNG / 矢量 PDF。

所有解析与渲染均在浏览器本地完成:上传入口就是文件选择器本身,数据不经过任何服务器, 断网环境同样可用。可以先用本页工作台的“一键载入示例数据”体验全流程,再换自己的模拟输出。

常见问题

MM-PBSA 结合自由能应该与实验 Kd 比吗?

可以做定性比较,但不宜强求定量一致。MM-PBSA 是单轨迹近似方法,标准差常达 ±10–20 kJ/mol,且熵项(若计算)误差更大。文献惯例是报告均值 ± 标准误,并用相同设置在多体系间做相对比较。

ΔEEL 和 ΔEGB 为什么总是大小相近、符号相反?

气相静电吸引 ΔEEL 在进入溶剂后大部分被极性溶剂化能 ΔEGB 屏蔽(去溶剂化代价),两者相抵是 PB/GB 方法的物理预期,并非错误。真正驱动结合的净静电贡献要看它们的和。

ΔG(Bind) 与 ΔG(Bind,dissociate) 有什么区别?

前者是标准结合自由能(复合物 − 单体之和),后者是解离自由能(−ΔG_bind 的另一种报告口径)。使用 dat 文件时本图取 ΔG(Bind) 系列;跨文献比较先核对符号约定。