聊城网站建设哪个好,wordpress文字添加图片,做网站做哪个好,龙岩小程序建设GROMACS Tutorial 5: Protein-Ligand Complex 中文实战教程 前言系统环境特别强调一、预处理阶段1.1 蛋白质配体分离以及除水操作1.2 选择力场识别JZ4配体1.2.1 使用在线力场解析1.2.2 使用官方推荐力场CHARMM36解析 1.3 蛋白的top文件准备1.4 配体的top文件准备1.5 使用CgenFF… GROMACS Tutorial 5: Protein-Ligand Complex 中文实战教程 前言系统环境特别强调一、预处理阶段1.1 蛋白质配体分离以及除水操作1.2 选择力场识别JZ4配体1.2.1 使用在线力场解析1.2.2 使用官方推荐力场CHARMM36解析 1.3 蛋白的top文件准备1.4 配体的top文件准备1.5 使用CgenFF生成配体top文件1.6 组合蛋白质和配体修改生成的gro文件和top文件生成complex文件1.6.1 修改gro文件1.6.2 修改top文件 二、添加离子2.1 定义盒子并添加溶剂2.2 添加离子准备2.3 添加离子 三、能量最小化四、限制配体及体系平衡4.1 限制复合物4.2 nvt平衡4.2.1 nvt平衡设置4.2.2 nvt画图 4.3 npt平衡4.3.1 npt平衡设置4.3.2 npt画图 五、成品模拟六、分析6.1 分析准备工作6.2 能量分析 总结 前言
因为我觉得GROMACS官方英文教程和李继存老师的GROMACS的中文教程对于新手非常不友好并且有很多细节的地方并没有详细说明导致有很多困难的地方。这里记录一下自己成功的实验案例。
书接上回我们做完了GROMACS Tutorial 1想必已经对基本操作有了足够的熟悉这次我们来做蛋白质与配体的复合物教程。 提示以下是本篇文章正文内容下面案例可供参考
系统环境
这个和GROMACS Tutorial 1保持一致
电脑系统win11大部分操作 linuxubuntu22.04 小部分操作 我知道gromacs很多在linux上搞但我就要在windows上搞windows可以很方便的可视化 python环境3.6.13 大家还是最好创建一个新的conda环境我以前就是用的3.11的python结果很多地方报错最好还是和我用的版本一样 gromacs版本gmx2020.6_AVX2_CUDA_win64 英文官方教程推荐using a GROMACS version in the 2018.x series别用老的老的以前不能使用gpu加速之后处理会非常慢除非你用超算但这就不属于个人电脑能处理的我是希望能在自己的电脑上跑出来 GPUGTX1060 6G 相当老的甜品级显卡了不要用AMD的显卡就行 重要软件VSCode 我们很多操作都在用VSCode打开并且修改必须要有vscode里也装上gromacs的插件更好看一点 其他软件pymol3.8 VMD Avogadro1.4配体准备时需要加氢操作会用到Avogadro 如果环境不会搭的话我会再出一期专门配置环境的环境配置并不是我们这次教程的重点 这章GROMACS英文教程地址[GROMACS英文教程地址](http://www.mdtutorials.com/gmx/lysozyme/index.html)
特别强调
我们所有在的命令操作都要在工作目录中进行
一、预处理阶段
我先放英文教程再说我的。
1.1 蛋白质配体分离以及除水操作
下载T4溶菌酶 3HTB 这个是蛋白质和配体一起我们第一步还是除水。 用pymol打开3HTB可以看到最中间的就是配体部分在GROMACS Tutorial 1我们用的VsCode进行除水今天再介绍另一种方法用pymol进行除水。 用pymol打开3HTB外围有很多红色的小分子都是水 点击3htb的ActionA选项选择remove waters再点击右下角S显示序列信息。 处理完之后发现上方显示序列信息并且水已经除去。 并且发现166之后有个JZ4的配体文件。我们点击JZ4选择将其摘出。
这下生成obj01这个我们摘出的JZ4配体 之后我们针对原先3THB蛋白删除除了蛋白质以外的部分。就是删除P04和JZ4只保留蛋白。因为JZ4被摘除了所以刚刚JZ4的地方显示为BME 点击P04,P04,BME之后鼠标右键选择remove。 这样我们就得到了一个蛋白质文件和一个配体文件 然后将两个文件分别保存。
依次保存蛋白质文件和配体文件到工作目录并且分别命名为3thb_myclean.pdb和jz4.pdb文件注意文件命名之后操作要与文件名对应 得到两个文件
1.2 选择力场识别JZ4配体
因为GROMACS提供的所有力场都不能识别JZ4配体所以需要采用推荐力场 两种方式 1、采用在线 2、采用官方力场
1.2.1 使用在线力场解析
针对1.2.1使用在线力场解析我这里不多讲解有兴趣的同学可以自己研究一下。我着重会讲解官方推荐的方法在1.2.2里。
由于力场无法自动处理配体我们需要第三方的方法获得配体的力场参数使用ACPYPE在线版处理配体 上传jz4.pdb文件得到
1.2.2 使用官方推荐力场CHARMM36解析 点击MacKerell lab website选择for GROMACS
下载力场及相应的py文件
我选择的是charmm36_ljpme-jul2022.ff.tgz力场文件因为我的python版本是3.8所以我选择的是cgenff_charmm2gmx_py3_nx2.py脚本文件。 将下载好的力场文件和python文件放进工作目录中并且将力场文件进行解压。 这是下载好的python文件 力场压缩版解压后得到一个文件夹。 这里的文件夹和python文件都要放在工作目录中
1.3 蛋白的top文件准备 进入控制台进入工作目录。工作目录cmd或者conda promp进工作目录
gmx pdb2gmx -f 3HTB_clean.pdb -o 3HTB_processed.gro -ter这里的文件要与1.1保存的文件一致比如我刚刚保存的蛋白质文件叫3HTB_myclean.pdb那么执行代码也要相应的变化。 选择刚刚装上的力场 1 选择1回车 之后选择水模型 选择TIP3P 选择1回车 之后选择终端类型 选择NH3 选择1回车 之后选择羧基端类型 选择COO- 选择0 选择COO- 生成结构文件gro 拓扑文件top 位置限制文件itp 蛋白质准备结束
1.4 配体的top文件准备 我们的力场选择了官方推荐的charmm36力场自然选择后续的CGenFFThe official CHARMM General Force Field server 但是使用CgenFF之前要加氢 使用Avogadro来进行加氢 使用Avogadro打开我们的jz4.pbd文件选择Add Hydrogens 选择完成后File-Save as保存成mol2格式。 保存mol2格式加完氢的文件得到 用vscode打开 这个文件是不行的配体名字没有只有原子信息。我们需要修改他。 在vscode中在工作目录创建一个新的文件命名为jz4_h_jz4.mol2将刚刚的jz4_h.mol2的文件内容全部复制粘贴过去。 修改我画圈的地方1、将*******改成配体名字JZ42、将LIG1改成配体名字JZ4 修改好的jz4_h_jz4.mol2文件如下 保存jz4_h_jz4.mol2文件
对于修改好的jz4_h_jz4.mol2要进行键的修饰 使用sort_mol2_bonds.pl进行修饰点击这里是文件信息将其复制粘贴之后进入linux中上传我们修改好名字的jz4_h_jz4.mol2文件和sort_mol2_bonds.pl在linux终端中运行
perl sort_mol2_bonds.pl jz4_h_jz4.mol2 jz4_fix.mol2得到文件jz4_fix.mol2文件将其从linux文件中传回windows里的工作目录。 将这个文件上传到CgenFF进行点击这里是CgenFF的网址 登录后选择最上方uploda molecule 上传我们已经修饰好键的mol2文件。 cgenff从mol2文件生成str文件将其下载用vscode打开 生成的str文件是CgenFF自己给你的top文件进行打分如果小于10则cgenff认为你这个top很不错 10-50凑活 大于50不能用 可以用cgenff来检查自己的蛋白质复合物的配体的情况
1.5 使用CgenFF生成配体top文件
py脚本使用 配体立场使用
python cgenff_charmm2gmx.py JZ4 jz4_fix.mol2 jz4.str charmm36-jul2022.ff这里的JZ4一定是在1.4里你自己修改的*******那里的名字。一定要对应上否则gromacs就会报错。 第一次运行报错提示gbk不能被识别这是我们python脚本有问题修改一下编码格式。 打开我们的cgenff_charmm2gmx_py3_nx2.py脚本文件。 将里面所有的f open(str_filename, r)改为f open(str_filename, r,encodingutf-8) 注意是所有的f open(str_filename, r)改为f open(str_filename, r,encodingutf-8)
修改好后再进行执行成功
生成的文件如下拓扑文件top 位置限制文件itp
gmx editconf -f jz4_ini.pdb -o jz4.gro生成结构gro文件和拓扑文件top
1.6 组合蛋白质和配体修改生成的gro文件和top文件生成complex文件
1.6.1 修改gro文件
针对上一步生成的3HTB_processed.gro1.3生成的和这一步生成的jz4.gro 要将jz4粘贴进去生成新的complex.grp先复制一份3HTB_processed.gro再把jz4.gro加进去
1.3生成的3HTB_processed.gro用vscode打开如下注意第二行2614显示原子个数 1.5生成的jz4.gro用vscode打开如下注意第二行22显示原子个数 先复制一份3HTB_processed.gro命名为complex_1.gro再把jz4.gro加进去加到最后一行之前即可修改好的complex_1.gro文件如下 针对已经添加的jz4.gro的complex_1.gro文件还要修改在第二行修改原子个数complex_1.gro的原子个数等于3HTB_processed.gro的原子个数jz4.gro的原子个数也就是2614222636 把complex_1.gro的原子个数改为2636
1.6.2 修改top文件
针对1.5生成的topol.top和jz4.itp文件 在前面环境说明条件中增加条件jz4.ptm文件 在生成的topol.top文件的水模型前加配体文件 在最后一行添加配体文件 保存top文件准备工作结束。
二、添加离子
2.1 定义盒子并添加溶剂
定义12面体的盒子
gmx editconf -f complex_1.gro -o newbox.gro -bt dodecahedron -d 1.0生成 往盒子中添加溶剂 gmx solvate -cp newbox.gro -cs spc216.gro -p topol.top -o solv.gro 前后top文件对比 多出了SOL溶剂 生成 理论上应该是十二面体并且蛋白质在最中间 可视化有些问题不过无伤大雅
2.2 添加离子准备
第一步生成蛋白质top时复合物带6个正电荷 先生成配置mdp文件在工作目录中用vscode创建ions.mdp文件点击这里复制粘贴进ions.mdp并保存。
gmx grompp -f ions.mdp -c solv.gro -p topol.top -o ions.tpr生成
2.3 添加离子
官方给的代码这个不可以复制粘贴直接使用必须根据相应力场文件里的ions.itp中找相应离子缩写这个我在GROMACS Tutorial 1的3.3说的很详细了可以去回看一下。GROMACS Tutorial 1
gmx genion -s ions.tpr -o solv_ions.gro -p topol.top -pname NA -nname CL -neutral在charmm36力场里钠离子叫SOD氯离子叫CLA因此我们的代码应该改成
gmx genion -s ions.tpr -o solv_ions.gro -p topol.top -pname SOD -nname CLA -neutral选择15 SOL进行包埋离子离子要替换掉的对象一定是溶剂 生成 查看top文件topol文件中已经加入cla离子 因为蛋白质带6个正电荷所以要补6个氯离子 用pymol可视化一下
肉眼可见添加了六个cl离子
三、能量最小化
准备配置文件em.mdp先生成配置mdp文件在工作目录中用vscode创建em.mdp文件点击这里复制粘贴进em.mdp并保存。
gmx grompp -f em.mdp -c solv_ions.gro -p topol.top -o em.tpr生成 gmx mdrun -v -deffnm em 生成
四、限制配体及体系平衡
4.1 限制复合物 gmx make_ndx -f jz4.gro -o index_jz4.ndx输入
0 ! a H*再输入
q生成
gmx genrestr -f jz4.gro -n index_jz4.ndx -o posre_jz4.itp -fc 1000 1000 1000选择3
修改top文件
gmx make_ndx -f em.gro -o index.ndx先组合蛋白和配体 选择1|13 还需要把水和离子组合一下 选择14|15 再选择q这里生成的组合很重要后面要用 蛋白质配体组合叫Protein_JZ4 水离子组合叫CLA_Water
生成
4.2 nvt平衡
4.2.1 nvt平衡设置
准备配置文件nvt.mdp先生成配置mdp文件在工作目录中用vscode创建nvt.mdp文件点击这里复制粘贴进nvt.mdp并保存。 这里不能直接用官方文档给的代码要将里面的tc-grps修改成我们刚刚组合的东西。蛋白质配体组合叫Protein_JZ4水离子组合叫CLA_Water 改成 之后保存
gmx grompp -f nvt.mdp -c em.gro -r em.gro -p topol.top -n index.ndx -o nvt.tpr生成
gmx mdrun -v -deffnm nvt生成
4.2.2 nvt画图
gmx energy -f nvt.edr -o temperature.xvg 选16 0 python画图具体代码在GROMACS Tutorial 1里详细讲过可以回看一下
4.3 npt平衡
4.3.1 npt平衡设置
准备配置文件npt.mdp先生成配置mdp文件在工作目录中用vscode创建npt.mdp文件点击这里复制粘贴进npt.mdp并保存。 这里不能直接用官方文档给的代码要将里面的tc-grps修改成我们刚刚组合的东西。蛋白质配体组合叫Protein_JZ4水离子组合叫CLA_Water 改成
gmx grompp -f npt.mdp -c nvt.gro -t nvt.cpt -r nvt.gro -p topol.top -n index.ndx -o npt.tpr生成
gmx mdrun -v -deffnm npt生成
4.3.2 npt画图
gmx energy -f npt.edr -o pressure.xvg选17 0 python画图
五、成品模拟
准备配置文件md.mdp先生成配置mdp文件在工作目录中用vscode创建md.mdp文件点击这里复制粘贴进npt.mdp并保存。 这里不能直接用官方文档给的代码要将里面的tc-grps修改成我们刚刚组合的东西。蛋白质配体组合叫Protein_JZ4水离子组合叫CLA_Water 改成 生成
gmx grompp -f md.mdp -c npt.gro -t npt.cpt -p topol.top -n index.ndx -o md_0_10.tpr生成
gmx mdrun -v -deffnm md_0_1 -nb gpugtx1060预计从18点45跑到22点01预计跑4个小时 生成
六、分析
6.1 分析准备工作
消除周期性
gmx trjconv -s md_0_10.tpr -f md_0_10.xtc -o md_0_10_center.xtc -center -pbc mol -ur compact选择1作为体系进行偏移 选择0为输出结果 生成 因为蛋白质复合物涉及许多跨越周期边界因此需要确定一个定心的自定义索引组
gmx trjconv -s md_0_10.tpr -f md_0_10_center.xtc -o start.pdb -dump 0选择0 生成 为了更平滑的可视化执行旋转和平移拟合
gmx trjconv -s md_0_10.tpr -f md_0_10_center.xtc -o md_0_10_fit.xtc -fit rottrans生成
6.2 能量分析
准备配置文件ie.mdp先生成配置mdp文件在工作目录中用vscode创建ie.mdp文件点击这里复制粘贴进ie.mdp并保存。 生成
gmx grompp -f ie.mdp -c npt.gro -t npt.cpt -p topol.top -n index.ndx -o ie.tpr生成
gmx mdrun -v -deffnm ie -rerun md_0_10.xtc -nb cpu生成
gmx energy -f ie.edr -o interaction_energy.xvg这个只是示例根据你选的选项生成不同图比如the short-range Lennard-Jones energyLJ-SR或者The average short-range Coulombic interaction energyCoul-SR
gmx energy -f ie.edr -o LJ_SR.xvg选择22 0 能量为-99±7.0 kj/mol对应官方文档the short-range Lennard-Jones energy为-99.1±7.2 kj/mol
gmx energy -f ie.edr -o coul_SR.xvg选择 21 0 能量为-19±7.8kj/mol对应官方文档The average short-range Coulombic interaction energy为-20.5±7.4kj/mol
总结
这就是GROMACS Tutorial 5 Protein-Ligand Complex 中文实战教程的所有内容啦因为我的专业是软件工程gromacs有时候科研的时候会用到踩了很多坑希望学弟学妹们就别绕远路了。欢迎大家在我的评论区留言讨论。
