蛋白质在溶液中的三维结构与构象动力学决定其生物学功能。溶菌酶（lysozyme）是结构生物学研究的经典蛋白（含 129 个残基），其折叠态稳定性、活性位点构象与酶催化活性密切相关。分子动力学（MD）模拟可在原子分辨率下追踪蛋白质在生理溶液中的运动轨迹，量化蛋白的整体稳定性（RMSD）、紧实度（回旋半径 Rg）与残基柔性，为理解蛋白质折叠、稳定化机制与药物设计提供动态结构信息。
本项目以鸡蛋白溶菌酶为对象，利用 GROMACS/NAMD 进行全原子显式水 MD 模拟，分析蛋白骨架均方根偏差（RMSD）与回旋半径（Rg）的演化，评估蛋白在模拟中的结构稳定性。
蛋白质体系由蛋白原子、水分子与离子组成（本体系约 3 万原子），采用 CHARMM36 或 AMBER 力场描述原子间相互作用。水用 TIP3P 模型显式处理。运动方程通过蛙跳/速度 Verlet 算法积分，长程静电用 PME 方法处理，氢键相关键长用 LINCS 约束以允许 2 fs 步长。模拟在 NPT 系综下进行，温度 300 K、压力 1 bar 模拟生理条件。
骨架均方根偏差 RMSD(t) = √(⟨(R(t) − R_ref)²⟩) 衡量蛋白整体构象相对初始结构（通常为晶体结构）的偏离程度，是判断模拟是否达到平衡的核心指标：RMSD 快速上升后进入平台，表明蛋白已弛豫到溶液中的稳定构象系综。回旋半径 Rg = √(Σmᵢ|rᵢ − r_cm|²/Σmᵢ) 描述蛋白质量分布的紧实度，反映折叠态的致密程度，其稳定说明蛋白未发生去折叠或膨胀。
MD 模拟需先进行能量最小化与分阶段平衡（逐步释放约束），再进行成品模拟。仅当 RMSD 达到平台且 Rg 稳定后，轨迹才可用于统计分析。对单域球蛋白（如溶菌酶），稳定 RMSD 通常为 1–2.5 Å，Rg 约 14 Å。
图 13 的左面板给出溶菌酶骨架 RMSD 的时间演化（蓝色曲线，红色虚线标注平台值 1.8 Å）。模拟开始后 RMSD 从 0 快速上升，约 0.5 ns 后达到平台 1.8 Å 并保持平稳（后续 4.5 ns 内波动小于 0.2 Å）。这一行为说明蛋白在 0.5 ns 内完成从晶体构象到溶液中平衡构象的弛豫，随后处于动力学平衡态。平台值 1.8 Å 处于单域球蛋白的典型范围（1–2.5 Å），证明溶菌酶在 300 K 水溶液中结构高度稳定，未发生显著构象漂移。RMSD 平台是模拟可靠性的关键证据——只有达到平台后的轨迹才能用于后续热力学与动力学分析。
图 13 的右面板给出溶菌酶回旋半径 Rg 的时间演化（绿色曲线，红色虚线标注均值 14.0 Å）。Rg 在整个 5 ns 模拟中围绕 14.0 Å 小幅波动（幅度约 ±0.3 Å），没有上升趋势，说明蛋白保持致密的折叠构象、未发生去折叠或膨胀。14.0 Å 的 Rg 与实验小角散射测得的溶菌酶流体力学半径一致，验证了力场与模拟设置对蛋白紧实度的准确描述。Rg 的平稳性与 RMSD 的平台相互印证，共同确认溶菌酶在模拟中维持了天然的折叠态结构。
两面板结合，左面板验证了模拟的构象平衡（RMSD 平台），右面板验证了折叠态的紧实度保持（Rg 稳定），共同证明 5 ns MD 模拟可靠地描述了溶菌酶在水溶液中的平衡动力学，为后续结合位点构象采样、底物识别与稳定性分析提供了可信轨迹。
本项目对溶菌酶进行了 5 ns 显式水全原子 MD 模拟，骨架 RMSD 在 0.5 ns 后稳定于 1.8 Å，回旋半径稳定于 14.0 Å，蛋白保持天然折叠态。案例图以 RMSD 与 Rg 时间序列双面板呈现。
后续可拓展：(1) 延长模拟至微秒级（增强采样），研究构象亚态的转换；(2) 计算残基 RMSF 与动态网络，识别功能相关柔性区域；(3) 模拟底物（肽聚糖）结合，研究催化构象的诱导契合过程。
