Практикум по моделированию молекулярной динамики 2011
Головин А.В.
Практическое занятие по молекулярной динамике
Цель данного занятия ознакомится с возможностями моделирования молекулярной динамики.
В этом занятии мы будем рользоваться пакетом молекулярной динамики
Gromacs. Это программное обеспечение распостраняется под лицензией GPL, т.е. пользователь может скачать исходный код и свободен его изменять по своему усмотрению.
Общие положения
Подсказки по использованию оболчки bash в Linux.
Вы будете готовить файлы на машине с адресом 172.16.0.140.
Типы файлов:
- gro - файл с координатами системы.
- top - файл с описанием ковалентных и нековалентных взаимодействий в молекулах.
- mdp - файл с описанием параметров для работы молеклярно-механического движка.
- tpr - файл для молеклярно-механического движка по сути есть объединение gro, top и mdp.
- trr, xtc - файл с координатами после рассчета.
Основные программы из пакета, которые будут использованны на занятии:
Программы запускаются в командной строке Linux, флаги запуска программ начинаются с -, например -f.
Как правило после флага следует либо имя файла либо значение параметра. Смотрите примеры ниже.
- editconf - манипуляция форматом координат и самими координатами. Пример:
editconf -f my.gro -o my.pdb
- genbox - наполнение ячейки растворителем.Пример:
genbox -cp my.gro -cs mysolvent.gro -p my.top -o my_solvated.gro
- genion - утилита для замены n молекул растворителя на ионы.
genion -s my.tpr -np 10 -p my.top -o my_ions.gro
-np это добавить 10 положительно заряженых ионов
- grompp - объединение и проверка gro, top и mdp в tpr.
grompp -f my.mdp -c my.gro -p my.top
- mdrun - молеклярно-механический движок. На входе принимает tpr файл.
mdrun -deffnm my.tpr
здесь параметр -deffnm означает, что выходные файлы будут называться как и входной файл, только с другими расщирениями
Объекты для практикума
На этом занятии Вам предлагается 5 различных систем для моделирования. Перейдите по ссылке для подробных инструкций по выполнению каждого задания.
Анализ результатов
Пакет программ Gromacs предоставляет
много инструментов для анализа траекторий и свойств динамики. Суть любого анализа сводится к пониманию специфики динамики конкретной системы.
Результаты анализа выдаваемые GROMACS имеют расширение xvg ( программа GRACE), но формат самих файлов текстовой, так что построение графиков можно делать в gnuplot,excel. Для gnuplot надо задать:
set datafile commentschars "#@&"
Часто в файлах есть более, чем два столбца построение первых двух столбцов в gnuplot тогда будет:
plot "file.xvg" using 1:2 with lines
Предлагаю называть результаты анализа согласно общему шаблону:
- Tool_system_param, где
- Tool- это название программы которой проводили анализ
- sytem- это либо b (бислой) либо dna (ДНК).
- param- это некое дполнительное описание.
Внимание ! Опции программы анализа вы можете узнать, набрав: имя_программы ?h
Для любой работы в отчет надо занести:
- Силовое поле используемое при построении топологии топологии.
- Заряд системы. Причины этого значения.
- Размер и форму ячейки.
- Минимизация энергии:
- Алогритм минимизации энергии.
- Алгоритм расчета электростатики и Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий.
- Модель, которой описывался растворитель
- Утряска растворителя:
- Для биополимеров, укажите параметр который обуславливает неподвижность биополимера.
- Число шагов.
- Длина шага.
- Алгоритм расчета электростатики и Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий.
- Алгоритмы термостата и баростата.
- Основной расчет МД:
- Время моделирования, количество процессоров, эффективность маштабирования.
- Если моделирование окончилось с ошибкой, указать ошибку.
- Длину траектории
- Число шагов.
- Длина шага.
- Алгоритм интегратора.
- Алгоритм расчета электростатики и Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий.
- Алгоритмы термостата и баростата.
Связи с тем, мы работаем с разными системами, то для каждой системы предлагается свой подход к анализу:
Любой анализ начинают с визуального анализа движений молекул.
--
AndreyGolovin - 2011-04-27