使用GROMACS和VMD绘制空间分布函数SDF的步骤

类别:    标签: md gmx vmd   阅读次数:   版权: (CC) BY-NC-SA

体系:油水+表活剂体系,如下图:

目标:计算表活剂头基C原子附近水分子的SDF,类似于下图:

计算步骤:

第一:使用GROMACS生成grid.cube文件

步骤来源:GROMACS程序文档: gmx spatial

  1. 使用gmx make_ndx创建两个组, 一个包含中心分子, 一个包含要统计SDF的原子

    我试过两种方案,一种是以一个表活剂作为中心分子建一个group,以中心分子头基附近的水建一个group,用这两个group计算SDF;另一种是以所有表活剂作为中心分子建一个group,以体系中所有水建一个group,用这两个group计算SDF。最后结果都差不多。

    最终选中心分子为COO, SDF的原子为体系中所有的水

  2. 使中心分子在盒子内居中, 同时所有其他分子处于盒子内

     gmx_mpi trjconv -s md0.tpr -f md0.trr -n sdf.ndx -o md0_cnt.xtc -center -ur compact -pbc mol
    

    Select group for centering时选择中心分子组, Select group for output时选择System

  3. 按中心分子对轨迹进行叠合, 移除中心分子的转动和平动

     gmx_mpi trjconv -s md0.tpr -f md0_cnt.xtc -n sdf.ndx -o md0_cnt_fit.xtc -fit rot+trans
    

    Select group for least squares fit时选择中心分子组, Select group for output时选择System

  4. 统计分布

     gmx_mpi spatial -s md0.tpr -f md0_cnt_fit.xtc -n sdf.ndx -nab 80 -b 15000 -e 18000
    

    Select group to generate SDF时选择要统计SDF的组, Select group to output coords (e.g. solute)时选择中心分子组

注意: 使用gmx spatial计算空间分布函数时, 在模拟过程中要尽量多输出些轨迹(约5000帧,根据结果可自行调节输出的帧数), 这样得到的SDF才可能光滑.

第二:使用VMD载入grid.cube文件, 以等值面模式查看结果

步骤来源: VMD画cube文件等密度面图(轨道或电子密度等)

  1. new molecule打开文件。
  2. 选择Graphics下的representations.
  3. 在弹出的对话框中,Drawing methodcpk,使画出的分子更漂亮。图(以所有表活剂作为中心分子建一个group,以体系中所有水建一个group的结果)如下:

  4. Create Rep,新建一个Representation.
  5. 选新建的Representation后,Drawing methodisosurface. 先画正的部分,即在isovalue中输入一个正的值如0.02。在Coloring method中选择ColorID,为这个面指定颜色。图(表活剂包裹在里面)如下:

    【李继存 注】等值面的具体数值要根据自己的计算结果确定, 选择一个有代表性且较光滑的等值面即可. 由于示例数据尚未收敛, 所以结果看起来并不好.

  6. Create Rep,再新建一个Representation.
  7. 选新建的Representation后,Drawing methodisosurface. 再画负的部分,即在isovalue中输入一个负值如-0.02。在Coloring method中选择ColorID,为这个面指定颜色。如下图所示:

    【李继存 注】对SDF, 由于不会出负值, 所以此步骤可忽略.

  8. Graphics中选择Colors, 在Catagories中选displaysName中选择backgroud,指定背景的颜色。也可在display菜单下的backgroud指定背景为梯度颜色。
  9. 选择喜爱的方法render.

补充: 使用gopenmol作等值面图

  1. grid.cube文件转化成grid.plt文件

    操作: 菜单栏run | {gCube2plt/g94cub2pl (cube)}, 浏览输入文件grid.cube, 指定输出文件, 命名为grid.plt. 然后点击最下面的Apply. 这样就转化成plt格式的文件了, 与此同时还生成了一个grid.crd文件, 这个crd文件作为结构文件.

  2. 读入上一步的grid.crd文件: File | Import | Coords

  3. 选择Plot|Contour, 然后import, 最后根据需要调节contour levels value及颜色, 并且可通过detail调节曲面的光滑度.

最终结果

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