非常好的关于生物分子动力学各种软件使用的详细总结

Sensenbobo Blogging Sensenbobo blogging June 20, 2008 关于两个非平衡分子动力学模拟的命名 分析蛋白质，核酸等生物分子结构机械特性时，常常可以在模拟中对这些分子添加外来拉力，以模拟原子力学显微镜（AFM）的做法。 现在这中模拟方法的使用越来越多，叫法也比较混乱。原则性上，可以分为常速拉伸分子动力学模拟（constant velocity pulling MD simulation) 以后常力拉伸分子动力学模拟（ constant force pulling MD simulation)。其实就是模拟AFM实验中力学探针拉伸生物分子的动作。 在英文名称中，很多人把所有这些受力模拟称为“Steered MD simulation"，这个称谓主要来自美国某为比较知名教授，本人觉得莫名其妙，同时十分难翻译。另外的一种称为与AFM联系起来，非别称常速拉伸与常力拉伸为”Force-probe MD simulation（FPMD）“和”Force-clamp MD simulation（FCMD）“。这种跟模拟原理相结合的称为比较合理，可以翻译为“力学探针分子动力学模拟”和力学“探钳分子动力学模拟”。 在此强烈建议各位帅哥靓妹使用这种与原理相结合的命名方法，不要在杂志上造成混乱。嘿嘿。 由 sen 发表于 02:28 PM | 回复 (5) April 25, 2008 进模拟的基本步骤行 http://hi.baidu.com/picb 以下是进行分子动力学模拟的最基本步骤，来自Gromacs维基。具体的步骤可能会因为模拟目标的不同而存在差异，这里只做基本的概述。 1. 十分清楚要什么样的模拟系统性质和现象，明白模拟的目标。 2. 选择适当的工具以实现模拟目标。这需要熟知其他研究人员对相似模拟系统的模拟方法等资料，要好好读别人的论文，主要包括： -模拟使用的软件，当然还要考虑使用的力场，有时因为力场关系，需要更改使用的软件。 -力场描述了系统中原子的性质和相互作用，选择一个适合自己研究目标的力场至关重要，还是需要多看论文。根据sensenbobo血泪史和别人的经验，模拟核酸的话，可以采用amber力场，水分子可以使用TIP3P；模拟蛋白质的话，可以采用OPLS-AA，水分子使用TIP4P（重申一下，我本人没有跑过测试）。 3. 获取模拟分子的坐标文件（PDB），或者自己生成一个。自己生成很好啊，强烈鼓励，但是要十分明白有一定的危险性，要明白每一步模拟系统的现象是为什么。 4. 根据模拟软件，生成模拟系统初步坐标文件。 5. 获取或者生成系统的拓扑文件，比如Gromacs的pdb2gmx命令，或者使用网络服务器PRODRG（google一下这几个字母），amber的leap命令和antechamber，NAMD的psfgen或者VMD。请参考相关手册。 6. 给模拟系统添加一个盒子（盒子的翻译方法我十分不喜欢，箱子显得太大，边界显得太难理解，但是盒子听起来想到蛋糕，我们是严肃的科学家。娃哈哈。）在盒子中添加水分子，添加离子如NA和CL之类（添油加醋，生活就是这样进行的）。添加任何东西到你的系统中，就要相应的修改一下拓扑文件，以保持与系统对应，不然会出错哦。 7. 进行能量最优话。这样做是消去系统中原子之间距离太近造成的高能量。必要的时候，分子可以现在真空中能量最优话，然后再做溶剂环境中能量最优话。 8. 选择恰当的模拟参数模拟平衡模拟系统。需要慎重考虑力场的作用，必要的时候保持系统体积温度不变（NVT系综）进行位置限制性平衡系统，然后在保持系统温度压强不变（NPT系综）修正系统的密度。然后再选择正确的系综（NPT，NVT，NET，BT？？）进行数据收集。（真烦！） 9. 跑足够长时间的模拟，使系统达到理想的平衡。使用模拟软件的工具或者其他软件观察系统的性质，如温度，能量瞪瞪。 10. 使用适当的参数进行数据采集模拟，注意模拟衔接过程中各个系统性质保持不变，如果原子速度之类。这里还要考虑力场的作用，同时要考虑怎么测量描述模拟目标。 11. 模拟足够长的时间使模拟目标明显出现（可能也出现跟你期望相反的结果，出现率应该百分之五十，加上个人感情因素，可能会达到百分之八十。保重！）。 12. 分析模拟结果，解释得到结果。要好好利用视图工具，同时要十分注意漂亮的三维图说明不了什么问题。图表，比较，统计，一个都不能少。 就这样吧。 由 sen 发表于 04:50 PM | 回复 (6) January 31, 2008 LEAP是一个好东西！！ 前天突然想找一个D-ALA的残基，想接一段含有D-ALA的肽段，太PDB库里有很多，但是最后还是leap帮我搞定啦。 leap是amber的分子建模软件，有tleap和xleap两个版本。 tleap是命令行界面；xleap是图形界面的。leap本身的命令很多，可以看看amber手册。dock软件现在也包含了leap了，不知道他们两家人怎么不打架。唉唉，看看国内的QQ告珊瑚虫，真的没法比。 好了，xleap很好用，要做一个D氨基酸很简单，把侧链移动一下就搞定。当然，用的是amber力场。只要你不要保存你修改过的残基，下次启动leap的时候，它会使用L残基。 嗯，好玩！ 由 sen 发表于 03:52 PM | 回复 (1) January 14, 2008 Gromacs的mdp文件参数浅析（一） 在使用Gromacs进行分子动力学模拟时，控制分子动力学模拟的参数文件称为mdp (Molecular Dynamic Parameters)文件。该文件中定义分子动力学模拟的各种行为，参数颇多。以下为各个参数的基本解析，详细请参考gromacs相关文件。 转载请注明出处，欢迎访问南开之星主页：www.nkstars.org mdp文件分为几个部分，每次使用grompp读入mdp文件以生成tpr模拟文件时，总会生成一个mdout.mdp文件，在该文件中有你定义的参数，也有其他没有定义的默认参数。mdp文件各个部分如下： 预处理 title：即文件头，你想定义你模拟文件的名字，可以随意定义，是一个刷个性的地方。 cpp：预处理器，于C/C++的预处理器一样，默认为（/lib/cpp） include：引用文件，即你拓扑文件中引用其他文件的路径，引用方式与C/C++引用一样： 格式：-I/home/../include -L/home/../lib define；预定义，没有默认预定义。可以使用如何模拟的预定义方法控制模拟进程，gromacs目前手册可供选择的有以下两种（其实还有其他，可以查看邮件列表）： " -DFLEX_SPC "：即让gromacs为SPC水模型引入软性性质。这样可以在进行能量最优话是使共轭梯度法产生作用，同时也可以更进一步进行最速下降法进行能量最优话。 " -DPOSRE "：让gromacs把posre.itp文件包含到拓扑文件中，这样做是为了进行坐标限制性动力学模拟。 模拟控制 integrator：动力学模拟方法，即整合牛顿力学定理的方法，根据模拟目的不同选择不同。 " md: "使用跳蛙算法(leap-frog)整合牛顿定律。 " sd: "另外一种跳蛙法统计整合。使用这个选项时，某个或者某些原子组(tc_grps)的温度设定为某特定温度(ref_t[K])，这些组运动反方向的摩擦常数可以设定为某一个值(tau_t[ps])。tcoupl参数在这个选项中被忽略。这个参数的随机算子由ld_seed设定。(NOTE: 这个方法中温度偏差的回原要比使用Berendesen热浴方法快一倍，即使使用相同的tau_t值。) " bd: "使用Euler整合方法处理Brownian或者坐标Langevin动力学模拟，模拟中的粒子的速度为所受力除以摩擦因子(bd_fric[amu ps-1)，加上一个随机的热力学噪音(bd_temp[K])。当bd_fric=0时，模拟粒子的摩擦因子为其质量除以tau_t，这与sd方法一致。随机算子由ld_seed指定。 以下几种模拟方法不是整合牛顿力学定律，但是也在此处指定，主要用于能量最优话模拟等。 " steep: " 使用最速下降法进行能量最优话，能量最优话最大位置移动为emstep[nm]设定，能量最大容忍度为emtol[kJ mol-1nm-1决定。 " cg: "使用共轭梯度法进行能量最优化，能量最大容忍度为emtol[kJ mol-1nm-1决定。在进行最速下降法能量最优化之后再进行一次共轭梯度法能量最优化是十分有效的能量最优化综合方法，可以使用nstcgsteep设定。在要对能量最优化进行常态分析时，最好使用双精度的GROMACS，以保证较高的精确度。 " nm: "对tpr文件中的系统结构文件进行常态分析。GROMACS必须为双精度。 tinit: 模拟计算开始时间，默认为0，即开始新模拟计算，单位为ps（该参数只对md，sd和bd有效）。 dt: 模拟步长，默认为0.001ps（只对md，sd和bd有效）。 nsteps: 整合算法的最大模拟步数。 comm_mode: 对系统或者系统中各个组质心的操作，有三种选项： " Linear: "移除质心的平动; " Angular "移除质心的转动和平动; " No: "不对质心进行任何操作。 nstcomm：对质心进行操作的频率，默认为一个模拟步长， comm_grps：对质心进行操作的组，可以是索引文件中的一个，或者多个组。 由 sen 发表于 01:57 PM | 回复 (5) December 21, 2007 Gromacs的genion命令 在给蛋白质添加水环境之后，一般要在水环境中添加金属离子，使模拟系统更加接近真实系统。如果系统中蛋白质本身已经带了静电量，那么就更要给系统加几个带相反电量的金属离子，使系统处于电中性。 gromacs中添加金属离子的命令是genion，使用" genion -h "可以得到其使用的参数，其中有几个比较常用： --------------------------- " -s: "指定系统tpr文件。 " -p: "指定系统拓扑文件，在往系统中添加金属离子时，genion会往拓扑文件最后的分子类型中写入添加的离子数，并修改拓扑文件中系统原子数。 " -o: "指定输出文件，genion的输出是pdb文件或者gro等结构文件。也就是说你产生这个文件之后，还要再用这个文件产生tpr文件。 " -np/-nn: "带正/负电金属粒子的数目。这个数目有一点讲究，一般需要看个人的应用。假如想要得到" 0.1mol/L " 的离子浓度到底要加多少，可以自己算一下（很简单，方法很多，比如看课本）。也可以直接使用" -conc " 参数直接指定离子浓度，在使用" -conc "参数时，建议使用" -neutral "参数配合，即使系统的最后处于电中性。嗯，gromacs开发组想得不要太周到哦（南京话）。 " -pn/-nn "指定正负金属离子的名字，比如" NA+ "或者" CL- "。可以看看gromacs安装途径" share/gromacs/top/ " 下面你用的力场文件中离子到底用什么名字，也可以使用新的离子，但是要在力场中定义，或者把新离子的itp文件使用" include "添加到系统拓扑文件中。 " -random "随机位置添加离子。这个比较有说法，如果不用该参数，那么离子就会添加在势能最低处，即靠近蛋白质相反电量的部位。有的人说这样可以节省时间，但是这样一跑MD，离子就会抱跟着蛋白，死死不放，不是很好。 " -seed "有随机，就是随机种子，如果发现使用" -random "添加离子自由，离子离蛋白太近（比如说小于0.1nm），那么可以指定新的seed。 --------------------------- 嗯，给一个例子： ------ " genion -s topol.tpr -o system_ion.pdb -p system.top -np 100 -pname Na -nn 100 -nname Cl -random " ------ 说明一下：加了100个Na和100个Cl，随机加，输出文system_ion.pdb文件。 再使用grompp生成一个新的tpr，就可以计算了。 由 sen 发表于 01:45 PM | 回复 (1) December 15, 2007 Gromacs轨迹分析工具g_traj 几乎gromacs的所有分析数据都可以输出为xmgrace的数据文件，g_traj可以产生gromacs轨迹的各个组的坐标，速度，受力和边界等等。使用” -com “参数可以求出轨迹中各个组的质心的坐标，速度，受力等；使用” -mol “则可以求取系统中各个分子的信息；” -ot “则可以求出系统中各个组的温度。 还有几个其他参数，比如” -cv “可以求平均速度，” -cf “可以求平均受力等。其他参数同其他命令无异，参加说明文件。 由 sen 发表于 04:53 PM | 回复 (0) Gromacs的g_energy另外一种用法 Gromacs的各个工具都很有个性，如果互相结合，可以做很多事情。 g_energy求系统轨迹各个能量的，一般跑完MD之后，使用g_energy处理ener.edr只能得到系统的各个能量项。但是如果想求系统中两个不同部分在模拟过程中的相互作用能量，那就要使用一些小窍门。 以下是实现的一个方法： 第一，根据原来的tpr文件建立一个新的tpr，在这个新的tpr中，明确定义感兴趣的组。这要用索引文件，见上文。 第二，用mdrun的" -rerun "参数指定原来的轨迹文件再跑一次模拟，这个过程很快。如果还想更快，可以使用trjconv把水分子去掉。这一个重复的模拟也产生轨迹文件，重要的是，还产生一个新的ener.edr文件，这个文件中包含了tpr文件中定义的各个组能量及相互作用能量（库伦相互作用能，范德华相互作用能等）。 第三，再使用g_energy把各个能量项提出来，想要什么提什么。 嗯，结果非常好。不信你试试。 由 sen 发表于 04:18 PM | 回复 (2) November 19, 2007 使用grompp提取上一次模拟最后速度和能量 在上面提到的使用gromacs程序包中tpbconv命令制作新的tpr文件中，最后提到新制作的.tpr文件只能使用跟原来.tpr文件一样多的CPU数目。还抱怨说这是tpbconv一个不足的地方。使用grompp可以制作一个新的.tpr文件，从上一步模拟的轨迹文件中提取速度，并从上一步能量文件中提取能量，也可以无缝的链接重启模拟计算。 要做到从上一步的最后的一个系统状态开始新的模拟计算。首先要在.mdp文件中把“ gen_vel ”参数定义为" no "，这样做是为了告诉grompp不要重新为系统中的原子指定随机速度。指定新模拟开始的时间，即修改" tinit "参数。然后可以使用一下命令制作一个从上一步模拟文件中提取速度和能量的.tpr文件： ---------------------------------- grompp -f [.mdp文件] -c [上一步模拟最后的系统坐标文件] -p [拓扑文件] -t [上一步的trr轨迹文件] -e [上一步能量文件] -time [坐标文件对应的模拟时间] -o [输出tpr文件] -np [CPU数目] ---------------------------------- 提取上一步模拟系统的速度时使用trr文件，是因为xtc为单精度，没有trr文件精确。" -time "参数告诉grompp在上一步模拟文件中提取该时间的能量和速度，所以该时间要和系统的坐标文件相一致。 看起来好像要比tpbconv命令复杂一点，但是可以改变CPU数目，还算十分灵活。Gromacs是灵活的人的MD工具。^_^ 由 sen 发表于 04:13 PM | 回复 (0) November 15, 2007 Gromacs索引文件概述 Gromacs的索引文件，即index文件，由make_ndx程序生成，文件后缀为.ndx。 索引文件是gromacs最重要的概念文件，使用它可以在模拟过程中为所欲为。举一个简单的例子，比如想详细了解HIV整合酶切割DNA的反应机理，使用量子力学模拟反应位点的反应过程，而分子其他部位使用一般分子动力学模拟。于是我们就面临一个对模拟系统进行分割定义的问题，在gromacs中，就要用到索引文件。 基本的思路是这样的，在索引文件中，定义一个独立的组，这个组包括反应位点处所有原子。在模拟的.mdp文件中，对这个组定义量子力学模拟，事情就是这么简单。对蛋白进行量子力学模拟时，一般使用洋葱模型。所谓洋葱模型，就是对反应位点使用量子机制，在反应位点一定的半径内，使用半量子力学机制，然后分子部分使用分子机制。那么索引文件就定义一个使用量子力学的组，把需要引进量子机制的原子都放到这个组中；再定义一个半量子机制的组，同时放进需要半量子力学机制模拟的原子，再在.mdp文件中独自定义即可。 再举一个例子，比如说在进行SMD（Steered Molecular Dynamics，这个我一直没有想到或者找到切恰的中文翻译方法，或许可以叫做牵引分子动力学？？别扭！！）中，要对蛋白莫一个原子或者残基作用力，那么可以建立一个索引文件，在该文件中定义一个组，把要施力的残基或者原子放到该组中。然后在.ppa文件中使用该组就行了。 如果我还没有说明白，那么看看gromacs的参考文件吧。如果还是不明白，可以来找我，我免费 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 。^_^ 索引文件使用make_ndx命令产生，"make_ndx -h"可以看到全部的参数。运行make_ndx后，可以使用" r "命令选择残基，" a "命令选择原子，" name 命令多组进行改名。可以使用" | "表示或运算，" & "表示与运算。下面是几个简单的例子： ----------------------------- 1.选择56号残基 r 56 2.选择3至45号残基 r 3-45 3.选择3至15，23至67号残基 r 3-15 | r 23-67 4.选择3至15号残基的主干链原子 r 3-15 & 4 #在索引文件中，4号组为默认的主干链。 ----------------------------- 组合是灵活的，使用的时候好好发挥聪明的大脑啦。 个人觉得gromacs把索引文件概念做得非常好，并独立成一类文件是一个不小的创举啊。在这个概念很值钱的年代，基本上使gromacs多一个大大的卖点。（再说明一下，gromacs是免费的GNU产品，质优无价。） 由 sen 发表于 11:17 AM | 回复 (3) October 29, 2007 使用genbox命令为Gromacs模拟分子添加水环境 使用editconf把分子放进一个盒子之后，接下来要做的就是往盒子里面添加水分子。Gromacs中添加水环境的命令是genbox，这是一个较其他命令简单一点的命令，因为参数不多。 通常用到的genbox参数有一下几个： ------------------------------------------- -cp ：带盒子参数的分子坐标文件，也就是editconf的输出文件； -cs ：添加的水分子模型，如spc216、spce、tip3p、tip4p等，关于各个模型的区别，请参考scholar google； -o ：输出坐标文件，就是添加水分子之后的分子坐标文件，默认是.gro文件，但是也可以输出其他文件格式，如pdb； -p ：系统拓扑文件，genbox会往里面写入添加水分子的个数，这个不要忘记，不然在进行下一步计算时，会出现坐标文件和拓扑文件原子数不一致的错误； -ci ：索引文件，genbox可以为分子特定部位添加水环境，这样可以减少原子数，只有研究的分子部位添加水环境，节省计算时间。 -seed ：随机种子数，添加水分子时，各个水分子的位置是随机的，可以改变这个随机数子使水分子重新分布。 ------------------------------------------- 添加水分子后可以用VMD等软件看看结果，一般完成这个之后事情开始变得复杂。比如某一个水分子出现在蛋白结构中，而这个位置本来就是不希望水分子一开始就存在，那么可以找出这个水分的残基标号，进行删除，同时删除拓扑文件中水分子的数目等。 由 sen 发表于 05:18 PM | 回复 (0) October 23, 2007 使用tpbconv重启gromacs模拟 在使用gromacs的mdrun进行模拟计算过程中，很多因素可以是模拟计算终止。比如突然断电，断网或者磁盘空间满，或者windows死机（^_^）等等。重启gromacs模拟计算是一件十分方便的事情，因为gromacs众多的程序里面就有一个专门（或者吧）用来修改tpr文件的，就是tpbconv。 gromacs把模拟需要的所以文件都打包成一个tpr二进制文件，里面包含了分子坐标，各个原子在给定温度下速度和能量的分布。当模拟突然终止时，只要将终止时候系统的状态，即各个原子的位置、速度、坐标等装入tpr文件即可。tpbconv的参数也不少，可以使用"tpbconv -h "查看，但是制作一个重启tpr文件的参数和格式一般如下： tpbconv -s topol.tpr -f traj.trr -e ener.edr -o newtopol.tpr 其中topol.tpr为原来的tpr文件，traj.trr为双精度坐标文件（不要用xtc文件，因为精度不够），ener.edr为系统能量输出文件，newtopol.tpr是重启模拟文件。以上的命令得到的是在计算突然终止前一个系统构象的信息。也可以在命令中加上一个"-time "参数来指定从那一个时间重新开始，如一下指定从一纳秒处重新开始模拟： tpbconv -s topol.tpr -f traj.trr -e ener.edr -time 1000 -o newtopol.tpr 同时，如果模拟正常结束，而模拟时间让人觉得不够长时，可以使用tpbconv写一个延长模拟的tpr文件，一般格式如下： tpbconv -s topol.tpr -f traj.trr -e ener.edr -extend 1000 -o newtopol.tpr 其中"-extend 1000"表示延长1000ps的模拟时间。呵呵，非常好用。 这样断了又开始，就会产生很多轨迹文件，分析的时候非常不方便，gromacs有其他常用的命令把坐标文件，能量文件连接成一个文件，其中比较常用的如trjcat和eneconv，格式分别如下： trjcat -f traj1.trr traj2.trr.... -o traj_all.trr eneconv -f ener1.edr ener2.edr... -o ener_all.edr 即使用"-f "读入所有轨迹或者能量文件，使用"-o "输出完整的轨迹和能量文件。 最后说说一个tpbconv的弱点。tpbconv不能更改你原来tpr文件中并行计算的节点数，比如你原来的tpr文件是8个节点的，那么使用tpbconv得到的重启tpr文件也是8个节点的。如果想更改使用节点数，那只能用grompp重新做一个了。但是使用grompp做重启模拟文件时，就算你指定了原来的轨迹文件和能量文件，它还是会根据麦克斯韦分布重新给各个原子指定速度，真气人。 嗯，如果你觉得这是一个大问题，那就伸长脖子等gromcas新版本出来吧。 由 sen 发表于 11:44 AM | 回复 (344) October 14, 2007 Gromacs的editconf命令 在使用pdb2gmx创建模拟分子系统之后，可以使用editconf为你的分子画一个盒子。也可以认为使用editconf把分子放进一个盒子中，这样，你就可以往盒子里面添加水分子，离子，或者其他溶剂等等了。 使用“ eidtconf -h ”可以看到editconf的参数，其中比较常用的有以下几个： ---------------------------------------------------------- -f    指定你的坐标文件。 -n    分子系统的索引文件。索引文件是gromacs一个十分突出的功能，刚接触有点复杂，但是功能相当强大。 -o    输出文件，即放进盒子里面的分子系统。 -bt    盒子类型，有正方型，长方形，八面型等等，看个人需要跟癖好啦。 -box    自定义盒子大小，需要三个长度，即X、Y、Z三个方向的长度。 -d    分子离盒子表面的最短距离。这个跟-bt一起使用，基本就足够了;如果蛋白在模拟过程尺寸变化很大，那就用-box吧。 -center    确定哪一部分分子放在盒子中心，如果和索引文件一起使用，可以非常详细的定义分子的位置。 -translate    平移分子，跟X、Y、Z三个方向，随便移动。可以参考我前面一篇关于加大盒子的e文文章，练习e文，不好意思。 -rotate    转动分子，还是三个方向。我觉得editconf开发者太有才，什么都想到了，我想要什么，他就有什么，以后遇到他，我会让他给我签名。 -princ    这个参数可以用来对齐分子，比如使分子沿X轴对齐。举一个例子吧，比如你想将分子中两个残基沿Y轴对齐，那么就在索引文件中将这俩个残基标记以下，然后使用-princ，根据提示走就能对齐分子啦。 ---------------------------------------------------------- 由于gromacs的很多命令都可以接受不同的文件类型，editconf也有其他功能，如和trjconv一样进行gro和pdb的转化： editconf -f sen.pdb -o sen.gro 或者 editconf -f sen.gro -o sen.pdb 我觉得我要好好看语文，都并不知道怎么结束这样一篇实用性这么强的作文。悲哀~~ 由 sen 发表于 11:24 AM | 回复 (0) October 10, 2007 Gromacs的pdb2gmx命令 使用gromacs做分子动力学模拟时，第一个要用到的命令一般都是pdb2gmx。这个命令吧pdb分子文件转化成gromacs独特的gro分子结构文件类型，同时产生分子拓扑文件。 Gromacs是典型的GPL软件，每一个命令都有很多命令参数。这对熟悉windows环境的人来说有一点烦，但是如果熟悉了Linux环境，也就慢慢喜欢啦。（建议多使用命令，就像VMD， Pymol， rasmol和Chimera等等分子可视化软件，如果接合命令使用，功能都非常强大。另外一个比较bt的软件叫做WHATIF的，完全建立在bt的命令菜单上，心理承受能力不强者多半吐血而终。 使用“pdb2gmx -h”可以得到pdb2gmx的所有参数及简单说明（gromacs的任何命令都可以使用-h参数得到类似帮助）。pdb2gmx的参数很多，但是常用的只有以下几个： ----------------------------------------------------------------------- -f    指定你的坐标文件，可以是pdb、gro、tpr等等包含有分子坐标的文件; -o    输出文件，也就是处理过的分子坐标文件，同样可以是pdb、gro、g96等文件类型; -p    输出拓扑文件。pdb2gmx读入力场文件，根据坐标文件建立分子系统的拓扑; -water    指定使用的水模型，使用pdb2gmx的时候最好加这个参数，不然后面会吃苦头。它会提前在拓扑文件中添加水分子模型文件; -ff    指定力场文件（下文讨论），也可以不用这个参数，再自行选择; -ignh    舍弃分子文件中的H原子，因为H原子命名规则多，有的力场不认; -his    独个指定HIS残基的质子化位置。 ------------------------------------------------------------------------ 其他的参数还不少，可以好好看一个pdb2gmx的帮助文件，一般的pdb2gmx的执行格式如下（假设你的分子坐标文件为sen.pdb）： pdb2gmx -f sen.pdb -o sen.gro -p sen.top -water tip4p -ignh -his 该命令读入分子文件，使用tipp水模型，等等，然后pdb2gmx会让你选择力场文件。然后它就很聪明的帮你建立初始模拟系统啦。 gromacs自带的力场有很多： ------------------------------------------------------------------------ 0: GROMOS96 43a1 force field 1: GROMOS96 43b1 vacuum force field 2: GROMOS96 43a2 force field (improved alkane dihedrals) 3: GROMOS96 45a3 force field (Schuler JCC 2001 22 1205) 4: GROMOS96 53a5 force field (JCC 2004 vol 25 pag 1656) 5: GROMOS96 53a6 force field (JCC 2004 vol 25 pag 1656) 6: OPLS-AA/L all-atom force field (2001 aminoacid dihedrals) 7: [DEPRECATED] Gromacs force field (see manual) 8: [DEPRECATED] Gromacs force field with hydrogens for NMR 9: Encad all-atom force field, using scaled-down vacuum charges 10: Encad all-atom force field, using full solvent charges ------------------------------------------------------------------------ 本人建议使用OPLS力场和tip4p水模型。tip4p水有四个粒子，分别是两个氢原子，一个氧原子和一个没有质量的电粒子。这个电粒子在其他三个原子中间靠近氧原子。tip4p水模型多了一个粒子，模拟代价高一点，但是结果要好一点。但是最近有报道说使用spce水模型和GROMOS力场的计算结果最好，嘿嘿，好一个百家争鸣的学术氛围啊，我真的号感动哦。Gromacs也可以使用其他力场，如AMBER力场等，使用方法请参考google。 pdb2gmx的输出基本可以做真空中模拟了，现在对MD模拟的要求高，一般都要有点水。为分子系统添加水环境和离子环境需要其他命令，要慢慢来。 由 sen 发表于 12:06 PM | 回复 (0) September 27, 2007 化学键摩尔斯势能 在经验力场中，化学键势能表达方法是使用弹簧势能表达的。相对来说，摩尔斯化学键势能表示方法要准确一些。摩尔斯化学健势能表达为： U(x) = De[1 - e-(x-re)]2 其中，De为两个成健原子互相分离时的化学能量; x为两原子之间的相对距离; re为两原子的平衡位置。 摩尔斯势能图可以简单表示如下： 由 sen 发表于 03:18 PM | 回复 (5) September 26, 2007 Adding Ions to MD systems Before preforming you MD simulation, proteins should be solvated into a water box. Try not to run MD simulation in vacuum these days, update you computer or just apply for some computational resources to Nankai Stars. ^_^ If you use gromacs, you can use genion to add ions to you system. Actually, genion is quite stupid. It just place the ions around the protein, because it thinks that is the low potential energy solution. you can use the -random flag to place the added ions all around the system. if you find out some ions are too close to the protein, change the -seed flag until you think it is reasonable. Amber suite have two commands to add ions into MD system: addions and addions2. Both of them have some drawbacks. addions just add ions around the protein, while addions2 add ions to the system at the edge of the bound box. I think addions2 is more reasonable, cause it does not cause some artificial effects. But if you add some positive ions and some negative ions at the same time using addions2, both positive and negative ions will be at the edge of the bound box, then after the energy minimization, they will bound to each other. that is too bad. Too solve the addions/addions2 problems in amber suite, you can use addions to add some ions at first, and use addions2 at the second time to neutralize the system. Or you can solvate your protein a little bit, then use addions2 to add some ions, then fully solvate your system and use addions2 to neutralize the whole system. And how about Namd? you can tell me. :D 由 sen 发表于 05:22 PM | 回复 (5) How to Enlarge Your System Using Gromacs When doing SMD, sometimes you do not want to do the energy minimizaton(em) and position restrain(pr) with a large system. So, you just solvate your protein into a water box a little bigger than your protein, like with 1.5 nanometer buffer distance. So here is the question: what do you do after the free MD run before starting to pull? You can take you protein out of the water box and solvate if into a bigger water box of course, and do em and pr again. But still, you can do it in another way. First of all, use the -translate flag of editconf to move your system, like 5 nm from it's original position, and elongate the side of the water box along which you want to pull your protein( You have your protein oriented right??). After that, use genbox to solvate all your system. ( Or you do not have to use the -translate flag, just use editconf to enlarge your water box.) Second, use genion to add ions to your system. This is the most complicate party of the job. You can do it step by step like the following: 1. Change all the newly added water molecular in the .gro file to another group name, like WAT. 2.Edit the .top files. At the end of the .top file, you can see genbox have automaticly name your new added water molecular in a new SOL group just like the other water molecular. Change this SOL to WAT. 3. Make a topology file for residue WAT. Take tip4p for example, copy the tip4p.itp to some file name like tipppp.itp and change all SOL in it to WAT. 4.The last step, edit you system topology file to include tipppp.itp. OK, You now can use grompp to make a tpr file and use genion to add ions to your system. Remember to choose the WAT group to ions. And now, you can do much shorter time of em and pr , and just pull you protein. ^_^ 由 sen 发表于 04:17 PM | 回复 (2) August 30, 2007 New Blog, Old man...... I register a new blog site on Hi.baidu.com: Sensenbobo Hi Baidu. You can find something help about basic MD and other thing there, and here will still be my home. ^_^ 由 sen 发表于 04:40 PM | 回复 (1) August 25, 2007 GROMACS程序DEMO例程 #################### ### 概述 ### #################### ----------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------- 该例程来自Gromacs程序/share/tutor/目录下。整个例程大概只需要十分钟就可以完成，非常适合初学者学习。 该例程是一个完整的分子动力学模拟过程，涵盖了Gromacs程序基本的使用方法。模拟内容是一个水环境下的小肽链。模拟唯一要求是该小肽链的PDB文件。 文档翻译如果有错，请你给我发信：sen@nkbbs.org。相关内容请参阅Gromacs文档，或者给Gromacs开发组询问。 Gromacs官方网站：http://www.gromacs.org Email: gromacs@gromacs.org ----------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------- ######################### ### 环境变量设置 ### ######################### ----------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------- 在以下的例程中，所有命令都直接运行，没有添加绝对路径。所以，必须将Gromacs安装路径的bin文件夹加入到系统PATH变量中。如果不加入PATH变量，那么运行时要加入命令的绝对路径。 ----------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------- ################ ### PDB2GMX ### ################ ----------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------- 在进行如何分子动力学模拟之前，必须建立分子的拓扑文件。Gromacs的分子拓扑文件是用pdb2gmx命令生成，文件后缀名为 .top。攑db2gmx的输入唯一文件是分子的PDB文件，可以从www.pdb.org寻找，文件后缀名 .pdb。” 不是所有的PDB文件都含有氢原子，pdb2gmx将添加所有缺失的氢原子。在pdb2gmx输出的gromacs结构文件中，包含了蛋白质结构的每一个原子，并定义了分子结构的尺寸大小。文件后缀名为 .gro。” ----------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------- 假设分子PDB文件名为MOL.pdb，命令运行格式： pdb2gmx -f MOL.pdb -o MOL.gro -p MOL.top > output.pdb2gmx 命令得到三个文件：MOL.gro是gromacs结构文件；MOL.top分子拓扑文件；output.pdb2gmx是pdb2gmx命令输出文件。 ############### ### GENBOX ### ############### ----------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------- 真空条件下进行分子模拟输出结果误差较大，所以模拟之前，必须给分子添加水环境。Gromacs中使用genbox命令完成。 Genbox命令读入gromacs的结构文件，并读入水盒子尺寸的大小，输出文件包含分子文件和水盒子。同时genbox更改原来的拓扑文件，使其包含水分子。在使用genbox之前，要使用editconf命令定义水盒子大小。 ----------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------- 命令格式： editconf -f MOL.gro -o MOL.gro -d 0.5 > output.genbox genbox -cp MOL.gro -cs -o MOL_b4em.gro -p MOL.top >> output.genbox ############## ### GROMPP ### ############## ----------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------- 原则上讲，到此为止已经可以开始进行模拟计算了。但是，添加在准备分子系统过程中，系统有很多原子距离太近，局部能量太高。这些相互距离太近的原子多是由于genbox程序产生的，溶剂分子与蛋白分子之间存在不稳定的高能量。如果现在开始模拟计算，而不进行能量最优化，系统将可能很不稳定。 去除这些局部高能量的办法是对系统进行能量最优化。能量最优化过程是改变系统中局部高能量的原子的位置，降低这些点的能量。 在进行能量最优化之前，我们先用GROMACS的预处理程序grompp处理所有输入文件。grompp预处理拓扑文件（.top），坐标文件（.gro）和一个参数文件（.mdp），然后输出一个二进制拓扑文件（.tpr）。这个二进制文件包含所有模拟需要的信息，利用这个文件即可以进行能量最优化和动力学模拟。 ----------------------------------------------------------------- em.mdp文件范例，详细请参考Gromacs手册 ----------------------------------------------------------------- title = MOL cpp = /usr/bin/cpp define = -DFLEX