假期也要分享 ：分子动力学轨迹分析
获取基本数据
• 基本数据
– out文件中的内容
NSTEP = 1000 TIME(PS) = 18002.000 TEMP(K) = 310.08 PRESS = 0.0
Etot = -96361.6506 EKtot = 26661.1102 EPtot = -123022.7608
BOND = 937.7407 ANGLE = 2512.1448 DIHED = 3264.1922
1-4 NB = 1073.2644 1-4 EEL = 12947.1385 VDWAALS = 13620.8049
EELEC = -157379.6619 EHBOND = 0.0000 RESTRAINT = 1.6157
EAMBER (non-restraint) = -123024.3765
Ewald error estimate: 0.1015E-04
------------------------------------------------------------------------------
NMR restraints: Bond = 0.000 Angle = 0.000 Torsion = 1.616
=========================================================
======================
提取基本数据：
awk '/Etot/ {print $3}; ($1=="A" && $2=="V")
{exit 0};' cmps_eq1.out
了解ptraj以及使用
ptraj是ambertools中用于轨迹分析的软件，ptraj可以从轨迹中取得特定原子间的距离、角度、二面角随时间的变化，取出给定结构计算与结构相关的各种参数
ptraj使用
ptraj cmp.prmtop trajanaly.in
• trajanaly.in文件的结构
trajin cmps_eq1.mdcrd
#指定输入的轨迹文件
rms mass first out rmsd.out @CA #命令 参数 操作对象
atomicfluct out rmsf.out @CA byres #命令 参数 操作对象
RMSD分析
输入文件
trajin cmps_eq1.mdcrd
#指定输入的轨迹文件
rms mass first out rmsd.out @CA #以起始结构为参照，考虑原子
量加权，计算CA的rmsd值 输出文件命名为rmsd.out
RMSD分析
1.参考结构的选择
可以选择起始结构、晶体结构、能量最低构像、平均构像
2.分子迭合
默认迭合后计算rmsd，若不叠和需要加notfit参数
首先• 输入文件
trajin cmps_eq1.mdcrd
#指定输入的轨迹文件
rms mass first out rmsd.out @CA #首先通过rms命令进行迭合操作
atomicfluct out rmsf.out @CA byres #只有CA参与rmsf的计算，
按照残基输出结果，指定输出结果到rmsf.out 文件，进行rmsf计算之前一定先有一行rms进行迭合，否则计算值偏大不能反应真实现象，rmsf计算的输出可以选择byres,byatom,bymask,bfactor
氢键分析
trajin cmps_eq1.mdcrd #指定输入的轨迹文件
#定义侧链供体
donor mask :GLN@OE1
donor mask :GLN@NE2
donor mask :ASN@OD1
donor mask :ASN@ND2
donor mask :TYR@OH
donor mask :ASP@OD1
donor mask :ASP@OD2
donor mask :GLU@OE1
donor mask :GLU@OE2
donor mask :SER@OG
donor mask :THR@OG1
donor mask :HIS@ND1
donor mask :HIE@ND1
donor mask :HID@NE2氢键分析
#定义侧链受体
acceptor mask :ASN@ND2 :ASN@HD21
acceptor mask :ASN@ND2 :ASN@HD22
acceptor mask :TYR@OH :TYR@HH
acceptor mask :GLN@NE2 :GLN@HE21
acceptor mask :GLN@NE2 :GLN@HE22
acceptor mask :TRP@NE1 :TRP@HE1
acceptor mask :LYS@NZ :LYS@HZ1
acceptor mask :LYS@NZ :LYS@HZ2
acceptor mask :LYS@NZ :LYS@HZ3
acceptor mask :SER@OG :SER@HG
acceptor mask :THR@OG1 :THR@HG1
acceptor mask :ARG@NH2 :ARG@HH21
acceptor mask :ARG@NH2 :ARG@HH22
acceptor mask :ARG@NH1 :ARG@HH11
acceptor mask :ARG@NH1 :ARG@HH12
acceptor mask :ARG@NE :ARG@HE
acceptor mask :HIS@NE2 :HIS@HE2
acceptor mask :HIE@NE2 :HIE@HE2
acceptor mask :HID@ND1 :HID@HD1
acceptor mask :HIP@ND1,NE2 :HIP@HE2,HD1氢键分析
#定义主链氢键
donor mask @O
acceptor mask @N :@H
#定义末端氢键
donor mask @OXT
acceptor mask :1@N :1@H1
acceptor mask :1@N :1@H2
acceptor mask :1@N :1@H3
#输出设置
hbond distance 3.5 angle 120 print .05 series hbt
输出结果的格式
Dumping schematic of time series after each h-bond, key follows:
| . - o x * @ |
0-5% 5-20% 20-40% 40-60% 60-80% 80-95% 95-100% occupancy
DONOR ACCEPTORH ACCEPTOR
atom# :res@atom atom# :res@atom atom# :res@atom %occupied
distance angle lifetime maxocc
| 3639 :225@O | 3692 :229@HG1 3691 :229@OG1 | 98.40 2.700
( 0.11) 15.79 ( 8.71) 54.7 ( 41.7) 124
|@@@@@@@@*@*@@@@@@@@@@*@@@@*@@@@*@*@*@
@@@@@@@@@|
氢键分析的另一种分析方式
Amber力场模型中并没有表征氢键的能量项，氢键的能量贡献体现在Van der Waals作用和静电作用等能量项中
氢键分析本质上是几何结构的分析，也可以直接输出几何结构参数，自己分析氢键，获取更细致的信息，适合对少数氢键开展细致分析。
氢键分析• 流程
首先确定参与氢键分析的给体受体原子，输出给体受体原子间的距离和角度参数，应用excel中的if函数，对距离和角度参数进行判别，符合形成氢键条件的参数判别为1，不符合者判别为0 。将距离和角度的判别值相乘，1表示形成氢键，0表示没有形成氢键
氢键分析
trajin cmps_eq1.mdcrd
#指定输入的轨迹文件
#定义形成氢键的原子间距离
distance an :189@O :193@H out an.dat
distance mn :299@O1 :193@H out mn.dat
distance mnd1 :299@O1 :193@HD21 out mnd1.dat
distance mnd2 :299@O1 :193@HD22 out mnd2.dat
#定义形成氢键的原子间角度
angle ana :189@O :193@H :193@N out ana.dat
angle mna :299@O1 :193@H :193@N out mna.dat
angle mnda1 :299@O1 :193@HD21 :193@ND2 out mnda1.dat
angle mnda2 :299@O1 :193@HD22 :193@ND2 out mnda2.dat
氢键分析• 后续处理
把同一组氢键的数据合并，用excel打开，计算判别参数绘图。
Cα角的分析• 什么是Cα角
Predicting backbone Cα angles and dihedrals from protein sequences by stacked sparse auto‐encoder deep neural network
Journal of Computational Chemistry
Volume 35, Issue 28, pages 2040-2046, 12 SEP 2014 DOI: 10.1002/jcc.23718
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jcc.23718/full#jcc23718-fig-0001
由于肽平面的限制，相邻残基Cα原子间距离一般固定在0.38nm因此Cα角可以表征多肽主链延伸的方向
Cα角包含了3-4个残基，空间跨度更大，因此比常用的ψ和φ能更直观地表示肽链延伸的方向
适合研究蛋白构像变化的体系Cα角的分析
• 输入文件
trajin cmps_eq1.mdcrd
#指定输入的轨迹文件
#定义Cα角
angle trpa :178@CA :179@CA :180@CA out trpa.dat
#定义Cα二面角
dihedral trpd :178@CA :179@CA :180@CA :181@CA out trpd.dat
其他重要关键词
trajout：输出文件，可以支持trajectory，restart,pdb等格
式
average：计算一段轨迹的平均结构
dipole：计算每一帧结构的偶极距
image：在周期边界条件的计算中，把所有原子归拢到周
期边界盒子中
radial：计算径向分布函数
vector：输出两个原子形成的矢量
未完待续 看完记得关注分享呀～～
有主意了
