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[转载]Gromacs分析教程(一)

这个教程其实比较老了,但是分析比较初级和经典,每次都要百度,故转载过来自用:

(备注:本教程原著为John E. Kerrigan童鞋,覆盖较全面,本人甚喜欢。此文为精简版。 )

分子动力学模拟计算的重点在于分析。产生分子动力学轨迹文件和能量文件,是分子动力学研究的开始。以下介绍的是一些有用的分析工具。

1.制作模拟电影

a)使用VMD

VMD的“extensions->Visualization->Movie Maker"可以直接制作小电影。制作电影时,注意使用VMD的“Trajectory Smoothing", 将模拟轨迹的几个帧(5~10帧)平均。(具体请参考VMD教程)

b)使用pymol

先用_**g_filter**_平均轨迹:

g_filter –smd.tpr –f protein.xtc –ol movie.pdb –fit –nf 5 参数:-ol,处理后电影文件,此处为_**PDB**_文件格式;_**-fit**_,将各帧进行结构平均;**_-nf_**,指定平均的相邻帧数。(_PS:帧,即frame_)。

使用pymol打开电影文件:

pymolmovie.pdb

在_pymol_里面把分子结构设置成自己喜欢的表示方式,cartoon,surface等等,然后使用一下命令将轨迹的每一帧制作成图片:

mpngframe.png_

该命令会产生一系列以_frame_开头的,带数字序列号的PNG图片文件。最后使用Linux系统的_convert_命令,将这些文件连城电影文件即可:

convert -delay15 **-loop **0 frame*.png movie.gif_

以上命令行的最后文件,movie.gif,即为小电影文件。其中,**-delay**参数就是设定每一帧直接的时间间隔。

2.重叠两个结构比较构象变化

g_confrms -f1_structure_1.gro**-f2** structure_2.gro **-o** fit.pdb (**-n1** index_1.ndx **-n2** index_2.ndx)_

参数:-f1,-f2即需要进行比较的两个分子结构;**-o,输出合并后分子结构,_fit.pdb_包含两个分子结构的文件;-n1,-n2**,指定索引文件,可以选择那一部分分子进行重叠。

PS: 也可以将两个结构使用_editconf_转换成_PDB_文件,两者都加载到_pymol_中,然后使用**_align_**命令将结构直接重叠。

3.计算平均结构

a)g_covar -stopol.tpr -f traj.xtc -b 500 -e 800 -av traj_aveg.pdb

_g_covar主要用来计算结构协方差矩阵,也可以用来计算平均结构。以上命令可以得到模拟轨迹中500到800皮秒的分子平均结构,结果输出为_traj_aveg.pdb

b)g_rmsf -stopol.tpr-ftraj.xtc-b500-e800-oxtraj_aveg.pdb

_g_rmsf_用于计算分子结构均方根涨落,也可以求平均结构,以上命令功能与使用**_g_covar_**相当。

4.计算系统能量和相互作用能量

g_energy -s_topol.tpr**-f** traj.xtc **-o** energy.xvg_

该命令为交互方式,需要选择输出的能量,可以仔细阅读各个能量项,输出需要部分(参考软件手册)。输出文件为_**xmgrace**_的**_.xvg_**文件格式(个人最爱软件之一,理由:简单,强大,免费!!)

5.计算蛋白回转半径

何谓“回转半径”?就是大学物理第二册,第三百页左下角,第二十五行的后半部分。回转半径,可以大概描述分子结构有多紧密。

g_gyrate -stopol.tpr -f traj.xtc -o rgyrate.xvg

可以使用索引文件,指定特定部分分子。

6.计算蛋白质结构变化

_a)均方根偏差(Root-Mean-Square-Deviation, RMSD) _

g_rms -s_topol.tpr -f traj.xtc** -o** rmsd.xvg_

这基本是模拟之后,分析第一步做的事情,主要用于查看模拟结构(特别是蛋白质)是否稳定。 a)均方根涨落(Root-Mean-Square-Fluctuation, RMSD)

g_rmsf -stopol.tpr -f traj.xtc -o rmsf.xvg

该命令可以得到每一个原子的结构位置涨落(也就是震动的构象变化)。

**g_rmsf**也可以计算平均结构:

g_rms -s topol.tpr -f traj.xtc -ox traj_ave.pdb -b 800 -e 1000

以上既是求_800ps_到_100ps_的估计平均结构,可以与上文使用_**g_covar**_求平均结构进行比较。

c)原子位置变化RMSD

g_rmsdist -stopol.tpr _**_-f_**_ traj.xtc _**_-o_**_ distrmsd.xvg_

该命令求得的是原子间距离变化的**_RMSD_**。也可以使用索引文件选择需要计算的原子。该命令还有很多奇妙输出,请使用_**g_rmsdist -h**_查看一下。

(1)选择体系的一部分,以便分析 . 采用make_ndx 命令。    make_ndx -f protein.pdb -o protein.mdx     > r 1 36 37 72 73 108 (按残基选择,还可按其他方式进行选择)     > name 15 Terminal (对选择的这部分残基命令)    > v (查看)     > q   (退出) (2) 分析能量,采用g_energy命令。    g_energy –f md.edr –o potential.xvg    然后选择所有输出的能量部分的序号。 (3) 分析原子的均方根偏差(RMSD),采用g_rms命令。    g_rms –s md.tpr –f md.trr –o rmsd.xvg (4) 分析蛋白质的回旋半径变化,采用g_gyrate命令。    蛋白质的回旋半径反应了蛋白质分子的体积和形状。同一体系的回旋半径越大,说明体系发生了膨胀。    g_gyrate –f md.trr –s md.tpr –o gyrate.xvg (5) 分析溶剂的可及表面积(SASA),采用g_sas命令。   它是描述蛋白质疏水性的重要手段,氨基酸残基的疏水性是影响蛋白质折叠的重要物理作用。   g_sas -f md.trr -s md.tpr -o area.xvg -or resarea.xvg -oa atomarea.xvg (6) 分析蛋白质的二级结构变化,采用do_dssp命令。   do_dssp –s md.tpr –f md.xtc –o ss.xpm

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