蛋白质的氨基酸序列如何折叠为确定的三维结构，是分子生物学的核心问题之一。微型蛋白Trp-cage由20个氨基酸残基组成，是目前已知最小的能稳定折叠的蛋白质之一，其折叠时间约数微秒、结构紧凑，常被作为分子动力学力场与采样方法的基准体系。理解Trp-cage的折叠过程需要回答：体系的骨架在模拟中能否达到稳定构象？各残基的热涨落如何分布？二级结构单元（特别是α螺旋）是否保持稳定？本项目使用AMBER分子动力学软件对Trp-cage展开显式溶剂模拟，通过均方根偏差（RMSD）与均方根涨落（RMSF）分析其构象稳定性与残基柔性。
分子动力学通过数值积分牛顿运动方程获得原子随时间的轨迹，势能由力场描述。AMBER的ff14SB力场包含键伸缩、键角弯曲、二面角扭转、范德华与静电相互作用等项，配合TIP3P水分子模型可较好地再现蛋白质在溶液中的行为。RMSD将瞬时构象与参考构象（通常取实验晶体结构或模拟平均结构）进行刚体对齐后计算原子坐标偏差，用于衡量整体构象漂移；RMSF统计每个残基在整个轨迹中的位置涨落，用于刻画局部柔性。对小型折叠蛋白，当RMSD进入平台期且数值较小，说明体系已稳定在天然态附近的构象盆地中。
以Trp-cage的实验核磁结构为起点，采用AMBER的leap模块添加氢原子并生成力场参数，选择ff14SB力场。将蛋白质置于截断八面体水盒子中，加入TIP3P水分子，体系边缘距离蛋白至少10埃，并添加适量钠离子中和体系电荷。模拟流程为：先对溶剂进行能量最小化，再逐步升温至300 K，在NVT系综下平衡200皮秒，随后在NPT系综下进行50纳秒生产模拟。压力控制采用Berendsen或蒙特卡洛活塞方法，温度控制采用Langevin恒温器。轨迹每2皮秒保存一帧，用cpptraj模块计算RMSD与RMSF。
图6的左侧面板（a）给出Trp-cage骨架RMSD随模拟时间的变化。曲线在模拟初期快速上升，约5纳秒内达到0.25纳米的平台，此后在平台附近小幅波动并保持稳定至50纳秒。RMSD收敛于0.25纳米说明蛋白质在显式溶剂中迅速折叠并稳定于天然构象附近，构象漂移远小于一个完整二级结构单元的尺度，表明力场参数与模拟设置合理。RMSD没有出现持续爬升或大幅跳变，排除了去折叠或构象转换事件，证明模拟体系处于热力学平衡状态。
图6的右侧面板（b）给出各残基的均方根涨落。曲线显示N端前几个残基涨落较大（约0.25-0.30纳米），中部第5至第18残基涨落明显降低至0.10-0.15纳米，C端残基又有回升。绿色阴影区对应α螺旋所在的第5至第18残基，其低RMSF说明螺旋结构在模拟中非常稳定，残基被规则的氢键网络锁定；两端的柔性则与末端残基缺少结构约束的物理图像一致。Trp残基所在的疏水核心区域涨落同样较低，印证了疏水塌缩对Trp-cage稳定性的关键作用。RMSF谱图将整体稳定性与逐残基柔性对应起来，可用于识别结构刚性骨架与柔性环区。
两面板结合，左面板证明体系整体构象收敛稳定，右面板揭示各残基的柔性差异，共同完成了AMBER分子动力学对Trp-cage折叠稳定性的定量评估。
本项目用AMBER与ff14SB力场对Trp-cage进行了50纳秒显式溶剂分子动力学模拟，体系在约5纳秒内收敛，骨架RMSD稳定于0.25纳米，α螺旋区域RMSF低至0.1纳米左右。案例图以RMSD时间曲线与逐残基RMSF双面板呈现。后续可拓展：(1)延长模拟至微秒量级并开展重复模拟，统计折叠路径与过渡态；(2)结合增强采样方法重构自由能面；(3)对不同力场参数进行系统对比，评估力场对折叠动力学的敏感性。
