gmx_puckering使用示例

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

gmx_puckering的背景说明见前一篇.

模拟流程


视图: 投影 正交    速度:
模型: 球棍 范德华球 棍状 线框 线型   名称
左键: 转动   滚轮: 缩放   双击: 自动旋转开关   Alt+左键: 移动

Fig.1
  1. 使用AmberTools构建一个最简单的含两个糖环的多糖分子, 并输出Amber格式的拓扑和坐标
  2. 使用acpype将Amber格式的坐标和拓扑转换为GROMACS格式
  3. 使用gmx editconf -d 1将盒子修改为合适大小
  4. 为简单起见, 不填充溶剂, 只做真空中的NVT模拟, 这样环的构象变化快些, 多些
  5. 使用gmx_puckering分析环构象

gmx_puckering分析环构象

gmx_puckering可分析单个环, 也可以同时分析多个环. 需要注意的是原子索引编号的排列顺序. 对五元环, 原子排列顺序必须是O2 C5 C4 C3 C2, 对六元环则是O5 C1 C2 C3 C4 C5. 如果名称不匹配, 程序会给出警告. 不同排列顺序是否影响结果, 待考.

下面是gmx_puckering的说明文档:

                        :-)  gmx_puckering  (-:

                       written 2007 by Oliver Stueker
                       revised 2021 by Jicun  Li
                       GNU General Public License

DESCRIPTION

gmx_puckering is an analysis-tool for calculating the Cremer-Pople ring puckering
parameters of Pyranoses and Hexanoses within a given GROMACS trajectory file.

The index file needs to contain atom-sextuples or atom-quintuples in the order:
  * O2 C5 C4 C3 C2    for Pyranoses, or
  * O5 C1 C2 C3 C4 C5 for Hexanoses or
as defined by Cremer and Pople in
  Cremer, D.; Pople, J. A., General definition of ring puckering coordinates,
  J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, (6), 1354-1358.

If the number of atoms in the group is not divisible by the ringsize give
by -i the program will give an Error and exit. The program will also chec
if the atomnames match to the scheme given above and give a warning if th
names don't match, which can be suppressed by using the -noname option.

Following plots are available:
 -o    cp_Q-theta-phi.xvg    Q/Theta/Phi vs. Time
 -otp    cp_theta-phi.xvg    Theta vs. Phi
 -od   cp_dtheta-dphi.xvg    Distribution of Theta/Phi
 -or          cp_ring.xvg    IUPAC Canonical Ring Conformation

Acknowledgments:
 * GROMACS - http://www.gromacs.org
 * g_puckering of Oliver Stueker - http://www.gromacs.org/Downloads/User_contributions/Other_software
 * mdxvu of Mark J. Forster - http://sourceforge.net/projects/mdxvu/

Option          Filename  Type         Description
------------------------------------------------------------
 -s            topol.tpr  Input        Structure+mass(db): tpr tpb tpa gro g96 pdb
                                        xml
 -f             traj.xtc  Input        Generic trajectory: xtc trr trj gro g96 pdb
 -n            index.ndx  Input        Index file
 -o   cp_Q-theta-phi.xvg  Output       xvgr/xmgr file
 -otp   cp_theta-phi.xvg  Output, Opt. xvgr/xmgr file
 -od  cp_dtheta-dphi.xvg  Output, Opt. xvgr/xmgr file
 -or         cp_ring.xvg  Output, Opt. xvgr/xmgr file

      Option   Type  Value  Description
------------------------------------------------------
       -nice    int      0  Set the nicelevel
          -b   time      0  First frame (ps) to read from trajectory
          -e   time      0  Last frame (ps) to read from trajectory
         -dt   time      0  Only use frame when t MOD dt = first time (ps)
      -[no]w   bool     no  View output xvg, xpm, eps and pdb files
          -i    int      6  Size of Ring
      -[no]v   bool     no  Be loud and noisy
   -[no]dist   bool    yes  Warn if distance between neighboring Ringatoms is
                            larger that 0.3 nm.
   -[no]name   bool    yes  Warn if Atomnames don't match with Definition by
                            Cremer & Pople.

输出文件最多有4个,

前3个文件的绘制无甚可言, 第4个环构象文件的绘制值得深入思考一下.

环构象数据的绘制

对于环构象随时间演化数据, 绘制其构象编号的演化可以, 但不直观. 绘制构象的名称, 类似蛋白二级结构图, 好些, 但仍不易识别各个构象之间的关系. 更好的方法是将其绘制在球面上, 因为三个CP坐标相当于球坐标. 但这样得到的图形是三维的, 在平面中展示不方便, 也会出现遮挡. 退而求其次, 可以考虑将球面展开, 绘制成平面图, 类似绘制世界地图的做法. 由于球面是不可展曲面, 展开成平面时必定存在变形, 所以需要考虑使用哪种投影. 常用的投影方法有很多种, 维基上有个列表, ArcGIS Pro的文档中也有一些说明.

最简单的方法, 直接以(θ,φ)作为平面坐标绘制, 相当于球半径无穷大时的情形. 这样失真最大, 无法感受各点之间的空间关系.

更高级点的投影方法, 各有侧重, 有的保持距离角度不变, 如Mercator投影, 方便用作航海图; 有的保持面积不变, 如Hammer-Aitoff投影, 正弦投影, 用作特定领域; 有的采取折衷方案, 尽量最小化各种偏差, 如Winkel三重投影, 可绘制通用地图. 这几种投影方法都有显式方程, 很方便使用.

对比一下可看到, Hammer-Aitoff投影和正弦投影看起来效果更好些.

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