Variasi Model Molekul Air pada Simulasi Dinamika Molekuler: Studi Kasus Murine Double Minute 2 (MDM2)

Abstract

Dalam simulasi dinamika molekuler diperlukan molekul air sebagai pelarut agar sistem sesuai dengan kondisi yang sebenarnya. Adanya keterbatasan daya komputasi dan tidak ada satu pun model yang mereproduksi semua nilai eksperimen dengan akurat sehingga perlu dilakukan perbandingan efisiensi komputasi dan akurasi model molekul air yang umum digunakan. Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh variasi dari model molekul air pada kestabilan protein MDM2, serta menentukan model dengan ketepatan dan kecepatan simulasi yang optimal. Metode yang digunakan berupa simulasi dinamika molekuler selama 100 ns pada suhu 300 K dan 340 K dengan parameter yang dianalisis terdiri dari waktu simulasi, RMSD, radius girasi, jarak protein-ligan, RMSF, ikatan hidrogen, serta energi. Hasil simulasi menunjukkan bahwa meningkatnya suhu sistem dapat menurunkan kestabilan protein dan sebaliknya, serta variasi model molekul air menghasilkan fluktuasi grafik yang berbeda meskipun tidak signifikan. Berdasarkan hasil analisis, diperoleh bahwa simulasi yang menggunakan model SPC/E dan TIP3P lebih cepat daripada yang menggunakan model TIP4P-Ew dan OPC. Selain itu, analisis RMSD model SPC/E lebih sesuai dibandingkan TIP3P.

In molecular dynamics simulations, water molecules are required as a solvent so that the system conforms to the real conditions. Due to limited computing power and no single model reproduced all experimental values exactly, it was necessary to compare the computational efficiency and accuracy of the widely used water molecule models. This research aimed to identify the effect of the variations for water molecule models on the stability of the MDM2 protein and determine a model with optimal accuracy and simulation quickness. The method utilised was molecular dynamics simulations for 100 ns at temperatures of 300 K and 340 K, with the parameters analysed consisting of time simulation, RMSD, radius of gyration, protein-ligand distance, RMSF, hydrogen bonds, and energy. Simulation results showed that increasing system temperature could decrease protein stability and vice versa, as well as that variations of water molecule models produced different, albeit insignificant, graph fluctuations. Based on the analysis results, it was obtained that the simulations using SPC/E and TIP3P models were quicker than those using TIP4P-Ew and OPC models. In addition, the RMSD analysis of the SPC/E model was more appropriate than TIP3P.