Membrane proteins are amphipathic macromolecules whose exposed hydrophobic surfaces promote interactions with lipid membranes. Membrane proteins are remarkably diverse in terms of chemical composition and correspondingly, their biological functions and general biophysical behavior. Conventional experimental techniques provide an approach to study specific properties of membrane proteins e.g. their surface features, the nature and abundance of stabilizing intramolecular forces, preferred bilayer orientation, and the characteristics of their annular lipid shells. Molecular modeling software-and in particular, the suite of molecular dynamics algorithms-enables a more comprehensive exploration of dynamic membrane protein behavior. Molecular dynamics methods enable users to produce stepwise trajectories of proteins on arbitrary spatiotemporal scales that enable the easy identification of dynamic interactions that are beyond the scope of conventional analytical techniques. This article explains the molecular dynamics theoretical framework and popular step-by-step approaches for simulating membrane proteins in planar, and to a lesser extent, nonplanar lipid geometries. We detail popular procedures and computational tools that produce well-packed configurations of lipids and proteins and additionally, the efficient molecular dynamics simulation algorithms that reproduce their dynamic interactions.

中文翻译：

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膜蛋白的原子和粗粒度模拟：实用指南

膜蛋白是两亲性大分子，其暴露的疏水表面促进与脂质膜的相互作用。膜蛋白在化学成分和相应的生物学功能和一般生物物理行为方面非常多样化。传统的实验技术提供了一种研究膜蛋白特定性质的方法，例如它们的表面特征、稳定分子内力的性质和丰度、优选的双层取向以及它们的环状脂质壳的特征。分子建模软件——尤其是分子动力学算法套件——能够更全面地探索动态膜蛋白行为。分子动力学方法使用户能够在任意时空尺度上生成蛋白质的逐步轨迹，从而能够轻松识别超出常规分析技术范围的动态相互作用。本文解释了分子动力学理论框架和流行的分步方法，用于模拟平面和非平面脂质几何结构中的膜蛋白。我们详细介绍了流行的程序和计算工具，这些程序和计算工具可以生成脂质和蛋白质的良好配置，此外，还详细介绍了重现其动态相互作用的有效分子动力学模拟算法。本文解释了分子动力学理论框架和流行的分步方法，用于模拟平面和非平面脂质几何结构中的膜蛋白。我们详细介绍了流行的程序和计算工具，这些程序和计算工具可以生成脂质和蛋白质的良好配置，此外，还详细介绍了重现其动态相互作用的有效分子动力学模拟算法。本文解释了分子动力学理论框架和流行的分步方法，用于模拟平面和非平面脂质几何结构中的膜蛋白。我们详细介绍了流行的程序和计算工具，这些程序和计算工具可以生成脂质和蛋白质的良好配置，此外，还详细介绍了重现其动态相互作用的有效分子动力学模拟算法。