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历史上的今天
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blogTitle:'Gromacs的pdb2gmx命令使用',
blogAbstract:'&\r\n&\r\n使用gromacs做分子动力学模拟时，第一个要用到的命令一般都是pdb2gmx。这个命令吧pdb分子文件转化成gromacs独特的gro分子结构文件类型，同时产生分子拓扑文件。\r\nGromacs是典型的GPL软件，每一个命令都有很多命令参数。这对熟悉windows环境的人来说有一点烦，但是如果熟悉了Linux环境，也就慢慢喜欢啦。（建议多使用命令，就像VMD， Pymol， rasmol和Chimera等等分子可视化软件，如果接合命令使用，功能都非常强大。另外一个比较bt的软件叫做WHATIF的，完全建立在bt的命令菜单上，心理承受能力不强者多半吐血而终。',
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{list wl as x}{/list}转：Gromacs的DEMO教程中文版
该例程来自Gromacs程序/share/tutor/目录下。整个例程大概只需要十分钟
就可以完成，非常适合初学者学习。该例程是一个完整的分子动力学模拟过程，涵盖了Gromacs程序基本的使用方法。模拟内容是一个水环境下的小肽链。模
拟唯一要求是该小肽链的PDB文件。
相关内容请参阅Gromacs文档，或者给Gromacs开发组询问。
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-----------------------------------------------------------------
#########################
### 环境变量设置 ###
#########################
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在以下的例程中，所有命令都直接运行，没有添加绝对路径。所以，必须将Gromacs安装路径的bin文件夹加入到系统PATH变量中。如果不加入PATH变量，那么运行时要加入命令的绝对路径。
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-----------------------------------------------------------------
################
### PDB2GMX ###
################
-----------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------
在进行如何分子动力学模拟之前，必须建立分子的拓扑文件。Gromacs的分子拓扑文件是用pdb2gmx命令生成，文件后缀名为
.top。攑db2gmx的输入唯一文件是分子的PDB文件，可以从寻找，文件后缀名 .pdb。”
不是所有的PDB文件都含有氢原子，pdb2gmx将添加所有缺失的氢原子。在pdb2gmx输出的gromacs结构文件中，包含了蛋白质结构的每一个原子，并定义了分子结构的尺寸大小。文件后缀名为
-----------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------
假设分子PDB文件名为MOL.pdb，命令运行格式：
pdb2gmx -f MOL.pdb -o MOL.gro -p
MOL.top & output.pdb2gmx
命令得到三个文件：MOL.gro是gromacs结构文件；MOL.top分子拓扑文件；output.pdb2gmx是pdb2gmx命令输出文件。
###############
### GENBOX ###
###############
-----------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------
真空条件下进行分子模拟输出结果误差较大，所以模拟之前，必须给分子添加水环境。Gromacs中使用genbox命令完成。
Genbox命令读入gromacs的结构文件，并读入水盒子尺寸的大小，输出文件包含分子文件和水盒子。同时genbox更改原来的拓扑文件，使其包含水分子。在使用genbox之前，要使用editconf命令定义水盒子大小。
-----------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------
命令格式：
editconf -f MOL.gro -o MOL.gro -d 0.5
& output.genbox
genbox -cp MOL.gro -cs -o MOL_b4em.gro
-p MOL.top && output.genbox
##############
### GROMPP ###
##############
-----------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------
原则上讲，到此为止已经可以开始进行模拟计算了。但是，添加在准备分子系统过程中，系统有很
多原子距离太近，局部能量太高。这些相互距离太近的原子多是由于genbox程序产生的，溶剂分子与蛋白分子之间存在不稳定的高能量。如果现在开始模拟计
算，而不进行能量最优化，系统将可能很不稳定。
去除这些局部高能量的办法是对系统进行能量最优化。能量最优化过程是改变系统中局部高能量的原子的位置，降低这些点的能量。
在进行能量最优化之前，我们先用GROMACS的预处理程序grompp处理所有输入文件。
grompp预处理拓扑文件（.top），坐标文件（.gro）和一个参数文件（.mdp），然后输出一个二进制拓扑文件（.tpr）。这个二进制文件包
含所有模拟需要的信息，利用这个文件即可以进行能量最优化和动力学模拟。
-----------------------------------------------------------------
em.mdp文件范例，详细请参考Gromacs手册
-----------------------------------------------------------------
title = MOL
cpp = /usr/bin/cpp
define = -DFLEX_SPC
constraints = none
integrator = steep
dt = 0.002 ; ps !
nsteps = 100
nstlist = 10
ns_type = grid
rlist = 1.0
rcoulomb = 1.0
rvdw = 1.0
; Energy minimizing stuff
emtol = 1000.0
emstep = 0.01
---------------------------------------------------------------------------------
Grompp命令格式：
gompp -f em -c MOL_b4em -p MOL -o
MOL_em &&! output.grompp_em
################
### MDRUN EM ###
################
-----------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------
有了二进制拓扑文件，现在可以开始进行能量最优化了。进行能量最优化的程序是mdrun，在
Gromacs程序中，所有模拟都是用mdrun程序进行。
在进行能量最优化过程中，注意查看mdrun程序的输出文件。在输出文件在中，从左到右第一个数字是模拟步数，第二个数字是计算步长，第三个数字是系统能量。如果模拟顺利利，可以看到系统能量从一个很高的值迅速降低，最后稳定在一个大负值。
-----------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------
命令格式：
mdrun -nice 4 -s MOL_em -o MOL_em
-c MOL_b4pr -v && !
output.mdrun_em
#################
### GROMPP PR ###
#################
-----------------------------------------------------------------
能量最优化之后，首先保持蛋白质不动，对蛋白质周围水环境进行动力学模拟，该过程称为位置限制性分子动力学（position
restrained MD）
位置限制分子动力学保持蛋白质位置不变，对溶剂分子进行平衡计算，可以使溶剂分子填补空间空洞。这个可能存在的空洞是genbox程序产生的。
首先对输入文件进行预处理得到二进制拓扑文件，这些输入文件就是能量最优化得到的输出文件。然后再写一个参数配置文件和索引文件。
默认情况下，程序对模拟系统是分部分的。我们利用两个部分进行位置限制性模拟：Protein和
SOL部分，分别表示蛋白质和溶剂。这这个过程中，即保持protein位置不变。
参数文件（.mdp）包含了位置限制性模拟的所有参数，包括步长，步数，温度等等。同时参数文件告诉GROMACS模拟的类型，如能量最优化、位置限制性或者是分子动力学模拟。
-----------------------------------------------------------------
pr参数文件
-----------------------------------------------------------------
title = MOL position restraining
cpp = /usr/bin/cpp
define = -DPOSRES
constraints = all-bonds
integrator = md
dt = 0.002 ; ps !
nsteps = 500 ; total 1.0 ps.
nstcomm = 1
nstxout = 10
nstvout = 1000
nstfout = 0
nstlog = 10
nstenergy = 10
nstlist = 10
ns_type = grid
rlist = 1.0
rcoulomb = 1.0
rvdw = 1.0
; Berendsen temperature coupling is on
in two groups
Tcoupl = berendsen
tau_t = 0.1 0.1
tc-grps = protein sol
ref_t = 300 300
; Pressure coupling is not on
Pcoupl = no
tau_p = 0.5
compressibility = 4.5e-5
ref_p = 1.0
; Generate velocites is on at 300
gen_vel = yes
gen_temp = 300.0
gen_seed = 173529
----------------------------------------------------------------------------------------
grompp -f pr -c MOL_b4pr -r MOL_b4pr
-p MOL -o MOL_pr && !
output.grompp_pr
################
### MDRUN PR ###
################
-----------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------
现在进行1ps的位置限制性分子动力学模拟（the Position
restrained Molecular Dynamics
simulation）在这里进行1ps只是为了节省例程演示实践时间，在实际研究中，1ps模拟将太短，不符合实际情况。
-----------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------
mdrun -nice 4 -s MOL_pr -o MOL_pr -c
MOL_b4md -v && ! output.mdrun_pr
#################
### GROMPP MD ###
#################
-----------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------
到此为止，分子系统已经可以进行正式的分子动力学模拟了。再一次利用grompp程序将输入文件转化成二进制拓扑文件（.tpb/.tpr文件后缀）。
分子动力学模拟配置文件（参数详细意义请参考Gromacs文档）
-----------------------------------------------------------------
title = MOL MD
cpp = /usr/bin/cpp
constraints = all-bonds
integrator = md
dt = 0.002 ; ps !
nsteps = 5000 ; total 5 ps.
nstcomm = 1
nstxout = 50
nstvout = 0
nstfout = 0
nstlist = 10
ns_type = grid
rlist = 1.0
rcoulomb = 1.0
rvdw = 1.0
; Berendsen temperature coupling is on
in two groups
Tcoupl = berendsen
tau_t = 0.1 0.1
tc-grps = protein sol
ref_t = 300 300
; Pressure coupling is not on
Pcoupl = no
tau_p = 0.5
compressibility = 4.5e-5
ref_p = 1.0
; Generate velocites is on at 300
gen_vel = yes
gen_temp = 300.0
gen_seed = 173529
----------------------------------------------------------------
命令格式：
grompp -f md -c MOL_b4md -p MOL -o
MOL_md && ! output.grompp_md
################
### MDRUN MD ###
################
-----------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------
现在进行分子动力学模拟计算。详细观察模拟步数的增加。（整体模拟步数为2500，时间长度为5ps。再一次强调，模拟时间太短，仅适合教学演示。）
-----------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------
mdrun -nice 4 -s MOL_md -o MOL_md -c
MOL_after_md -v && !
output.mdrun_md
############
### NGMX ###
############
-----------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------
最后，可以使用Gromacs的ngmx程序观看动力学模拟轨迹（文件后缀.trj）。轨迹文件包含了分子动力学过程的坐标，原子速度和受力情况等等。可供分析使用。Ngmx的详细使用方法，请参考Gromacs文档。
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以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。如下该怎么办？谢谢做分子动力学模拟，在 gromacs 中添加盒子的时候，程序给出的提示为：Back Off! I just backed up fws.pdb to ./#fws.pdb.1#
美琴4z狻澁
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模拟NPT系宗出问题
请教，各位，我在gromacs模拟NPT系宗的过程中，又需要限制一些原子的位置，使用freezegrps&&或者 position restraint的时候，都会报错，请教各位遇到如此问题如何解决呢？
追加问题：
我的模拟体系是中间有个膜（膜使用了position restraint），在Z方向上把溶液隔开，膜中间有空，可以使溶液通过孔来实现流动。现在要使用NPT系宗来调节密度，想要保持XY平面大小不变，通过调节z方向的长度来实现，设置如下：
; Pressure coupling& && &=
Pcoupl& && && && && && & = berendsen
Pcoupltype& && && && && &= semiisotropic
; Time constant (ps), compressibility (1/bar) and reference P (bar) =
tau_p& && && && && && &&&= 40&&40
compressibility& && && & = 0&&5e-5
ref_p& && && && && && &&&= 0&&10.0
refcoord_scaling& & & & & & & & = all
NPT系宗模拟的结果是Z方向上的长度不断增大，最后模拟的盒子里水中出现了真空。这很明显不对的
按照我的理解，正确的结果应该是xy方向的盒子长度不变，而Z方向的盒子逐渐减小最后达到一个稳定的值。
请教各位，出现这样的错误，如何解决呢？
************************************************************************************************************************************
我的问题解决了，问题出在使用&&berendsen&&pressure coupling，并且在模拟体系里使用了 position restraint或者 freeze group，gromacs的手册里第32页有段话：
If you allow full anisotropic deformations and use constraints you might have to scale more slowly or decrease your timestep to avoid errors from the constraint algorithms. It is important to note that although the Berendsen pressure control algorithm yields a simulation with the correct average pressure, it does not yield the exact NPT ensemble, and it is not yet clear exactly what errors this approximation may yield.
我把压力增大到1000bar的时候，体系正常压缩，密度达到合适终止此过程即可。
我再测试使用别的pressure coupling试试。
盒子的长度Z方向的变化与设想一致的：
box length.wmf
多谢您的回复
我最早使用的是：
tau_p& && && && && && &&&= 4&&4
compressibility& && && & = 0&&5e-5
ref_p& && && && && && &&&= 0&&1.0
也有这样的问题，所以才调节大一些的参数。结果还是有问题。
初始都已经填满了，而且在npt平衡之前，已经运行了一个NVT平衡过程。
就是这个NPT平衡不对劲。
我是这样的：模型建立之后先能量最小化
然后先NVT平衡一小段，再NPT 平衡调节到达合适的密度，再NVT平衡长一些时间，再最后模拟。具体情况具体分析吧
freezegrps 在平衡中可以用啊。
“怎么限制一些氨基酸残基和辅因子”，你在mdp 文件中定义freeze group 或者position restraint 都行啊，具体怎么做去看看手册。
上下两个单层离得较远，是什么意思？你模拟的是bilayer吗？我试过胡乱的把lipid放在水里，经过一段时间模拟之后，他们自动就会形成bilayer，这方面的文章很多，去看看吧。
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