Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://dualopt1.cmm.msu.ru/bin/view/Education/MdMod2011?cover=print.nat
Дата изменения: Unknown
Дата индексирования: Fri Feb 28 21:56:22 2014
Кодировка: UTF-8
MdMod2011 - Education - TWiki - (printable)

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.

  • Пример : g_rmsd_dna_1

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