Gromacs教程IIMD結(jié)果分析-

1、Gromacs教程II （MD結(jié)果分析）-全球中文課程（二）:結(jié)果分析海懷素衣9MD結(jié)果分析模擬完成后，可對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析分析包括三個階段首先， 有必要檢查 模擬的質(zhì)量。如果檢查結(jié)果表明模擬是好的，那么模擬可以用來回答 所研究的問題。最后，可以組合不同的模擬結(jié)果注意:文件名應(yīng)該反映文件的內(nèi)容，它根據(jù)您的模擬系統(tǒng)而變化。讓 我們假設(shè)使用默認(rèn)文件名，然后將生成以下文件：?topol.tpr:模擬開始時包含完整系統(tǒng)描述的輸入文件； Confout.gro:健 壯的結(jié)構(gòu)，包括最后一步的坐標(biāo)和速度；Traj.trr:所有精確軌跡，包括 位置、速度和時變力traj.xtc:壓縮軌跡文件，僅包含低精度（0.0

2、01 nm注標(biāo)信息；Ener.edr: 一段時間內(nèi)的能量數(shù)據(jù) md.log:模擬過程日志注:許多分析工具都可以生成。xvg文件這些文件可以通過 xmgr或 xmgrace查看，也可以通過 python腳本xvg2ascii.py在終端上顯示 每個小組寫一份報告。對于一般問題，報告中應(yīng)給出一個答案。每個 模擬的具體問題應(yīng)該是go在開始分析之前，確保模擬正確完成。導(dǎo) 致仿真中斷的原因有很多，特別是與力場和系統(tǒng)的平衡不充分引起的 問題。要檢查模擬是否正確完成，請運行 gmxcheck程序：gmx check-ft Raj . xtc,查看模擬是否執(zhí)行了 10納秒。=、=軌跡文件中有多少幀，時間分辨率

3、是多少？的另一個重要信息源是日志文件在md.log文件的末尾，有模擬過程的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。包括內(nèi)存和 CPU的使用以及模擬時間查看日志文件的 末尾，當(dāng)使用“l(fā)esST令時，可以使用“G（sh-G）命令跳到文件的末 尾=Q=實時模擬運行了多長時間（小時），模擬速度是多少（ns/天），需 要多少年才能達(dá)到一秒？ （T ）=q=在大多數(shù)計算中，對勢能的貢獻(xiàn)是什么？不要害怕使用Gromacs在線手冊，這是 在groumacs郵件列表中搜 索”的有趣部分，甚至可以使用谷歌來獲得關(guān)于 groumacs使用的術(shù)語 的信息。盡管許多分析可以歸因于從跟蹤文件中提取圖像，但是 MD 必須首先注意系統(tǒng)的運動看一下跟蹤文件

4、首先查看gromacs提供的查看器ngmx。雖然該軟件不如其他查看器 那樣完美和直觀，但它可以根據(jù)拓?fù)湮募畔⒗L制關(guān)鍵點。其他查看者可能暗示遠(yuǎn)程鍵，這可能導(dǎo)致這些鍵被認(rèn)為太長而不能繪制，或者 可能在非常接近的原子之間繪制鍵。這是分析模擬結(jié)果的常見誤差 源。使用ngmx加載拓?fù)浜透櫸募簄gmx-stop ol . TPR-ft Raj . xtc查看程序菜單并嘗試不同的選項。播放動畫查看過程由右側(cè)的選項控 制。右鍵單擊或左鍵單擊以選擇選項來更改視圖=Q=如果蛋白質(zhì)擴(kuò)散到盒子的邊界，會發(fā)生什么？為了視覺美感，我們將從跟蹤文件中提取1000幀（-dt 10）并忽略水分 子（當(dāng)軟件要求時，選擇蛋白

5、質(zhì)）此外，我們將忽略邊界交叉，形成一 個連續(xù)的軌跡（-pbc跳）為了做到這一點，我們使用了瑞士軍刀狀的工具trjconv,它有1001個選項組合。我們用它來寫一個多模型的pdb文件，可以在Pymol中查看trjconv-stopol . TPR-ftr aj . xtc-oprotein . pdb-pbcnojump-dt 10提取Pymol中的跟蹤文件:pymol protein.pdb加載所有幀后，播放動畫當(dāng) Mlay動畫播放時，其他控制鍵仍在運行，鼠標(biāo)可用于旋轉(zhuǎn)、放大或縮小圖像或改變分子外觀。光譜顯示細(xì)胞如果你是對的，你現(xiàn)在可以看到蛋白質(zhì)擴(kuò)散，翻轉(zhuǎn)和跳躍。但是我們對內(nèi)部運動比對整體行為

6、更感興趣。在Pymol中，您可以使用命令intra_fit將所有其他幀與第一幀對齊然后，您可以使用定位工具來設(shè) 置蛋白質(zhì)中心：intra _ fit蛋白質(zhì)和（名稱c, n, ca） orient現(xiàn)在，所有的框架都應(yīng)該對齊，您可以看到蛋白質(zhì)的哪個部分移動得 更強(qiáng)這些差異將在后面進(jìn)行定量分析。當(dāng)然，蛋白質(zhì)在卡通模式下看起來更舒服。試試這個命令：顯示卡通。因為中沒有二級結(jié)構(gòu)信息。pdb文件中，你可能會看到碳骨架是 一根粗管子，但你看不到正確的二級結(jié)構(gòu)。Pymol可以自動計算蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)，但只有一個框架被計算并映射到其他框架。例如，以 下命令可以計算第一幀的二級結(jié)構(gòu):dss通過設(shè)置狀態(tài)，可以更改用

7、于計算的幀:dss state=1000最后，可以同時查看所有幀，并且可以檢查蛋白質(zhì)的柔性和剛性部分。設(shè)置 all_states=1請隨意練習(xí)Pymol的用法。嘗試擴(kuò)大柔性或剛性區(qū)域，并檢查側(cè)鏈 構(gòu)象。使用 光線”和“pn彝制作圖像并不重要，即使它會浪費一些 CPU時間。但是請記住，如果圖像太復(fù)雜，可能會導(dǎo)致pymol的插件ray-tracer崩潰。在這種情況下，您可以直接使用“pngft屏幕上獲取圖像以下部分，直到 質(zhì)量保證”，是可選的，最好先完成其他部分。如果你有足夠的時間做這個教程，或者如果你已經(jīng)完成了之前的家庭 作業(yè)，那就拍一部好電影。你可能會注意到這些軌道有很多噪聲，這 是熱噪聲和正

8、常噪聲。但這將對已經(jīng)制作的電影產(chǎn)生影響。 我們可以 屏蔽這些高頻運動，只留下低速平穩(wěn)的整體運動。為了實現(xiàn)這個目標(biāo)， 使用g_filter程序：g _ filter-stopol . TPR-ftraj . xtc-olfiltered . pdb-fit-nf 5現(xiàn)在，將跟蹤文件注入Pymol計算并顯示二級結(jié)構(gòu)（dss）,顯示卡通骨 架上的側(cè)鏈（隱藏線，而不是（名稱c, n, o）被隱藏，蛋白質(zhì)被著色， 然后定向分子設(shè)置好視角?，F(xiàn)在正在制作電影：視窗640, 480setray _ trace _ frames 1mpngframe,png現(xiàn)在退出Pymol（退出）并顯示文件路徑如你所見，文檔

9、的數(shù)量要多得 多，包括1000張圖片。以每秒30幀的速度，將會產(chǎn)生一部30秒的 電影。下載 mpeg_encodel序和參數(shù)文件 movie.param,并使用它生 成具有單幀圖像的 電影（您可能需要 編輯參數(shù)文件來 更改文件 名）:mpeg_encode movie.param質(zhì)量確認(rèn)在初始軌道圖像檢查之后，應(yīng)徹底檢查模擬的質(zhì)量。質(zhì)量檢查包括 熱力學(xué)參數(shù)的收斂，如溫度、壓力、勢能和動能。更一般地說，質(zhì)量 保證試圖評估（模擬）是否達(dá)到平衡狀態(tài)。還需要檢查結(jié)構(gòu)的收斂性， 用初始結(jié)構(gòu)和平均結(jié)構(gòu)的均方差（RMSD）來表示。隨后，還必須檢查 相鄰周期性圖像之間是否存在交互，因為這將導(dǎo)致非物理效應(yīng)。最后

10、, 質(zhì)量保證檢查包括原子的均方偏差，可與晶體學(xué)數(shù)據(jù)b因子進(jìn)行比較 能量會聚我們首先從能量文件中提取一些熱力學(xué)數(shù)據(jù)研究以下特性：溫度、壓 力、勢能、動能、單位盒子體積、密度和盒子大小這些屬性中的大多 數(shù)已經(jīng)在系統(tǒng)準(zhǔn)備步驟中進(jìn)行了檢查。用工具g_energy進(jìn)行能量分析程序讀出能量文件，即擴(kuò)展名為的文件。模擬過程中生成的 edrg_energy程序?qū)⒃儐栃枰崛∧男﹨?shù)，并生成圖像。輸入以下 命令：g _ Ener-Ener edr-o 溫度。xvg該命令將生成一個能量及其參數(shù)的列表，存儲在。edr能源文件本教程的能量文件可能包含68個參數(shù)，每個參數(shù)都可以提取和繪制圖像。 前九個對應(yīng)力場中的不同能

11、量。還應(yīng)該注意的是，蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì) 參數(shù)及其相互作用從第47頁開始列出。要提取溫度，請輸入0（Gromacs版本4.0.5）并輸入使用xmgrace程序查看圖片，了解溫度 如何在指定溫度(300 K)附近波動系統(tǒng)的熱容量也可以通過波動來計 算。熱容量在g _能量輸出文彳的末尾。xvg=Q=平均溫度是多少，系統(tǒng)的熱容量是多少？(T)可以通過調(diào)用能量參數(shù)名自動運行能量文件使用“ech和管道命令()實現(xiàn)數(shù)據(jù)從一個程序到另一個程序的傳輸，g_energy可以自動響應(yīng) 為了提取多個參數(shù)，每個參數(shù)分為復(fù)制并粘貼，或輸入以下命令行來 提取其他參數(shù)不幸的是，能量參數(shù)必須用數(shù)字表示Echo 15 0 | g _ ener-f ener . edr-o pressure . xvgEcho-e Echo 200 | g _ ener-feener . edr-ovevolume . xvg Echo 210 | g _ ener-feener . edr-Odense . xvg逐一查看這些文件以查看值的收斂性。如果數(shù)值沒有收斂， 則表明模擬沒有達(dá)到平衡，進(jìn)一步的分析需要延遲。止匕外，接近平衡 的數(shù)據(jù)不能用于分析。在這里，為了