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Thérèse MALLIAVIN : Chargé de recherches au CNRS - Laboratoire de biochimie théorique, Institut de Biologie Physico-Chimique (IBPC)
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Les simulations de dynamique moléculaire ont pris, depuis une vingtaine d'années, un grand essor en biochimie. Ce développement est certainement lié à celui des moyens de calcul informatique et infographique, mais a aussi bénéficié de l'apport des méthodes biophysiques à l'étude des biomolécules au niveau atomique. Quelques principes de ces méthodes de simulation de dynamique moléculaire et de leur application aux macromolécules biologiques sont succinctement présentés dans cet article.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - AMADEI (A.), LINSSEN (A.B.), BERENDSEN (H.J.) - Essential dynamics of proteins - . Proteins 17, p. 412-425 (1993).
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(2) - AUFFINGER (P.), BEVERIDGE (D.L.) - A Simple Test for Evaluating the Truncation Effects in Simulations of Systems Involving Charged Groups - . Chem. Phys. Lett. 234, p. 413-415 (1995).
-
(3) - BERENDSEN (H.J.C.), POSTMA (J.P.M.), van GUNSTEREN (W.F.), HERMAN (J.) - Interaction models for water in relation to protein hydration - . in Pullmann B. (Ed.) Intermolecular Forces. Dordrecht, Reidel, p. 331-342 (1981).
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(4) - BERENDSEN (H.C.), POSTMA (J.P.M.), van GUNSTEREN (W.F.), DINOLA (A.), HACK (J.R.) - Molecular dynamics with coupling to an external bath - . Chem. Phys. 81, p. 3684-3690 (1984).
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(5) - BROOKS (B.R.), BRUCCOLERI (R.E.), OLAFSON (B.D), STATES (D.J.), SWAMINATHAN (S.), KARPLUS (M.) - A Program for Macromolecular Energy, Minimization, and Dynamics Calculation - . J. Comp. Chem. 4, p.187-217 CHARMM (1983).
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ANNEXES
1 Principaux programmes utilisés et leurs champs de force
Les programmes de calcul de trajectoire sont le plus souvent développés sous le système d'exploitation UNIX. Les programmes de visualisation et de manipulation de biomolécules peuvent être disponibles sous UNIX, Windows ou Mac OS.
Trois programmes utilisés en dynamique moléculaire de biomacro-molécules sont distribués aux laboratoires académiques via une licence payante :
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GROMOS ( http://www.igc.ethz.ch/gromos) ;
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AMBER ( https://ambermd.org/) ;
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CHARMM ( http://yuri.harvard.edu/).
Chacun de ces programmes possède son propre champ de force développé pour les biomolécules. Traditionnellement, AMBER est plus orienté vers les calculs faisant intervenir les acides nucléiques, tandis que CHARMM est plus utilisé pour des simulations ne faisant intervenir que des protéines. Une particularité de GROMOS est d'être utilisé pour la simulation de systèmes membranaires.
UHBD ( http://chemcca10.ucsd.edu/uhbd.html) est spécialisé dans des simulations de dynamique brownienne.
Par ailleurs, depuis quelques années, des programmes de simulation de dynamique moléculaire sont développés et diffusés sur Internet sans licence payante. Ces programmes peuvent utiliser un ou plusieurs des champs de force développés dans AMBER, CHARMM ou...
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