amber MD过程.docx
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amberMD过程
amberMD过程
2009-04-2314:
36
1、选择力场tleap-s-f$AMBERHOME/dat/leap/cmd/leaprc.ff99
2、导入晶体结构model=loadpdb"sbp_lin.pdb"
保存crd和top文件saveamberparmmodelpolyAT_vac.toppolyAT_vac.crd
此时注意电荷是否平衡：
如果缺正电荷addionsmodelNa+0负离子就用Cl-
选择水箱solvateoctmodelTIP3PBOX8.0
3、保存crd和top文件saveamberparmmodelmodel_wat.topmodel_wat.crd
4、退出tleapquit
5、保存新的pdbambpdb-pmodel_wat.topmodel2.pdb
6、溶剂环境能量最优化。
这一步保持溶质（蛋白）不变，去除溶剂中能量不正常的范德华相互作用。
该步骤的配置文件min1.in如下：
---------------------------------------------------------------------
oxytocin:
initialminimisationsolvent+ions##说明信息######
&cntrl##模拟参数起始
imin=1,##任务是优化，0是分子动力学
cut=10##非键相互作用的截断值为10挨
ntb=1,##周期边界条件0不采用；1定容；2定压
maxcyc=4000,##优化步数
ntr=1,##优化时需要一些约束原子-ref
ncyc=2000,##前2000最陡下降，后面步骤共轭梯度
/
Holdtheproteinfixed##约束说明
500.0##作用在肽键上的力kcal/mol
RES19##限制的残基序号同restrain=’:
1-9’
END
END
------------------------------------------------------------------------------
任务命令：
如果
sander-O-imin1.in-pmodel_wat.top-cmodel_wat.crd-omin1.out-rmin1.rst–refmodel_wat.crd&
7、对蛋白进行优化，min2.in文件将min1.in中的限制原子修改，限制水的位置。
也可以考虑利用restrainmask=’:
1-9@CA,N,C’约束蛋白主链上的原子。
sander-O-imin2.in-pmodel_wat.top-cmin1.rst-omin2.out-rmin2.rst&
8、整体的优化,去掉限制条件
sander-O-imin3.in-pmodel_wat.top-cmin2.rst-omin3.out-rmin3.rst&
9、有限制的分子动力学
第一步分子动力学保持蛋白分子位置不变，但是不是完全固定每个原子，同时缓解蛋白分子周围的水分子，是溶剂环境能量优化。
在这个步骤中，我们将主要目的是对特定的原子使用作用力使其能量优化。
Eq1.in如下：
fixprotein,relaxH2O
&cntrl
nstlim=25000,dt=0.002,ntx=1,irest=0,ntpr=500,ntwr=500,ntwx=500,
tempi=0.0,temp0=300,ntt=3,gamma_ln=1.0,
ntb=1,ntp=0,
nrespa=1,
cut=10,
ntc=2,ntf=2,
NTR=1,
/
fixproteinandHEM
10
RES1284
END
END
-----------------------------
nstlim=#：
＃表示计算的步数。
dt=0.002：
表示步长，单位为ps，0.002表示2fs。
ntx=1irest=0默认ntb=1：
表示分子动力学过程保持体积固定。
imin=0：
表示模拟过程为分子动力学，不是能量最优化。
temp0=300：
表示最后系统到达并保持的温度，单位为K。
tempi=100：
系统开始时的温度。
ntc=2,ntf=2忽略氢键
gamma_ln=1：
表示当ntt＝3时的碰撞频率，单位为ps-1（请参考AMBER手册）
ntt=3：
温度转变控制，3表示使用兰格氏动力学。
sander-O-ieq1.in-pmodel_wat.top-cmin3.rst-oeq1.out-req1.rst-refmin3.rst-xeq1.mdcrd
11整系统分子动力学模拟:
eq2
-------------------------------------------------
f2:
500psMD
&cntrl
imin=0,irest=1,ntx=5,
ntb=2,pres0=1.0,ntp=1,
taup=2.0,ntc=2,ntf=2,
cut=10,ntr=0,
ntt=3,gamma_ln=1.0,
tempi=300.0,temp0=300.0
nstlim=500000,dt=0.002,
ntpr=500,ntwr=500,ntwx=500
/
----------------------------------------------------------
ntb=2：
表示分子动力学过程的压力常数。
Pres0＝1：
引用1个单位的压强。
ntp＝1：
表示系统动力学过程各向同性。
taup=2.0：
压力缓解时间，单位为ps。
使用以下命令进行MD：
sander-O-ieq2.in-pmodel_wat.top-ceq1.rst-oeq2.out-req2.rst-xeq2.mdcrd-refeq1.rst&
结果处理：
在动力学过程中，将会产生.rst和.mdrcd文件（需要的），由于crd文件很多，可以将其压缩成.gz文件：
gzipfilename，将产生一个filename.gz文件
做出已跑动力学的rmd图，判断是否平衡：
ptrajxxx.topxxx.in内容：
trajineq2.mdcrd.gz
trajineq3.mdcrd.gz
trajineq4.mdcrd.gz
trajineq5.mdcrd.gz
rmsfirstmassoutxin.rms.dat1:
1-284@CA,C,Ntime0.1
#产生一个xin.rms.dat1的文件，整体1-284骨架上的C与N原子
rmsfirstmassoutxin.rms.dat2:
88-91,172,201-204,230@CA,C,Ntime0.1
#产生一个xin.rms.dat2的文件，保守残基骨架上的C与N原子
----------------------------------------------------------------------------
利用xmgrace作图：
xmgracexin.rms.dat1xin.rms.dat2
如果需要取随即的点的构型：
ptrajxxx.topxxx.in内容：
trajineq7.mdcrd.gz117117#eq7中的117ps的构型
strip:
WAT#冒号前有空格，后没有，注意wat与top的水的大小写一致
strip:
Na+
trajouteq7.pdbpdbnobox产生一个eq7.pdb.117的文件
-------------------------------------------
trajAR.top<>trajinAR.md7.crd300500
>center:
1-250
>imagecenterfamiliar
>rmsfirstmassoutrms.dat:
1-250
>averageaverage.rstrestrt
>averageaverage.pdbpdb
>EOF
对于有些小分子利用sybyl构建的一般缺少原子参数，首先将小分子单独存成mol2，用amber的antechamber做出参数。
1、利用gaussian
*antechamber-i49.mol2-fimol2-o49.in-fogzmat
这样可以生成49.in文件，下载到windows环境，运行gaussian计算这个文件，如果发现计算时间过长或者内存不足计算中断，可以修改文件选择小一些的基组。
youhaveGassianoutputfile.out（don’tforgettoputsomekeywordintheGassianinputforthespecialformatusedbyamber）
*-antechamber–ifile.out–figout–ofilr.prep–foprepi–cresp（thissteppreparethe“file.prep”foryourdrug-cbccallright）
*-parmchk–ifile.prep–fprepi–ofile.frcmod）thissteppreparethefile“file.frcmod”forthedrug）
2、直接用mol2转
也可以直接把sybyl的mol2做参数
*-antechamber–ifile.mol2–fimol2–ofilr.prep–foprepi–cresp/-cbcc
*-parmchk–ifile.prep–fprepi–ofile.frcmod
nowyouhave2files:
file.prepandfile.frcmodforthedrug.
注意修改file.prep中文件名。
要与pdb中的配体一致。
（viprep。
假设是abc）
对应pdb与prep文件中的原子名称,，原子顺序要一致。
prep在xleap中打开
usingtleapfortheproteinordrugor/andcomplex
-xleap–s–fleaprc.ff99
-mod=loadamberparamsfile.frcmod
-loadamberprepfile.prep
editabc
pdb可以用sybyl打开。
用vi修改pdb
-sourceleaprc.gaff
-RL=loadpdbfile.pdb
-SolvateoctRLTIP3PBOX10
-AddionsRLCl-0（0:
zeroforneutralcharge,Cl-canbereplacedbyNa+）
-SaveamberparmRLfileWT.topfileWT.crd（savetopologyandcoord.Withwater）
NAMD
NAMD是一款并行的轻量级软件，并行当然是指可以多线程多CPU运行，轻量级是指整
个可执行程序才3mb（压缩）“小“，起初因为我的机子是单CPU所以选择了gromacs,
现在由于计算需要（smd），又开始用NAMD,这时我才发现他不光是free的，而且具有
诸多优点：
1，容易上手.
对于一个新手来说安装不上，是非常恼人的，而NAMD在windows和linux平台下都有现
成的可执行程序，下下来直接用就行了！
当然如果你想自己编译也可以，注册一下就可以
得到源码。
另一点很重要，就是有丰富的资料和example，以前用别的MD最让人烦恼的就
是，光看说明书就是弄不出来，而NAMD针对每一种方法都有详细的example,包你能跑出
个结果。
2，灵活
NAMD提供可编程的TCL，大家不要小瞧了这个功能，许多MD的方法都是概念性的，软
件开发的人不可能很快就跟上潮流，于是社群里的牛人们就利用TCL将各种新的算法弄出
来了！
我用的SMD方法虽说很成熟了，但涉及到哪些基团固定在一起牵引，选者距离参数
，等等都靠自己编写代码完成。
3，快
我一个41639个原子的体系，16ps,10个样，不到一天跑完。
4，补充
也可以用来做QM/MM计算，目前有人用NAMD+Gamess-us
NAMD网址：
http:
//www.ks.uiuc.edu/Research/namd/
以上资料均由KLAGBioinformaticsLab提供，转载请注明出处。
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GROMACS
GROMACS是一款开放源码的分子动力学模拟程序，其fieldfiles支持amber格式，
大家都知道现在MD程序中用到的top,parm文件基本上都产自charmm和amber程序。
說支持但用起来需要手工修改，不能用源文件，比较麻烦。
如果你用过GROMACS，
那么印象最深的应该是他满屏幕的显示，还有繁琐的工序pdb2gmx-->editconf-->
genbox--->genion--->mdrun每跑一个样本下来，相当于编了几十行的程序。
还
有一点就是如果你的体系中有盐离子浓度规定的话，在genion这一步你需要修改.top
文件，我的天，真的很麻烦。
不过幸好我最后把perl研究了一下，写了个脚本，让这
一切统统一步搞定。
所需要做得就是在运行脚本前设置好相应的参数，比如离子浓度。
当然这个软件最大的特点就是有强大的fans社群，你有问题基本上都能从哪儿找到答案！
从源码编译gromacs也比较简单，gromacs驱动QM接口模块可以支持与mopac7,gamess-uk,
gaussian的QM/MM计算。
更多详情请参看：
http:
//www.gromacs.org/
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AMBER
AMBER是一款半商业性的软件，根据有关报道，AMBER是做生物大分子模拟的首选
软件。
起初因为需要花钱我就没有选择他，现在迫于需要终于申请到了一个waiver版。
我的计算中需要用到QM/MM功能。
而其他的MD软件要么没有（NAMD），要么需要安
装量化软件（GROMACS）。
当然AMBER9也有SMD功能。
初次运行AMBER感觉还可以。
1，安装容易
在linux下从源码安装，步骤简单，按照说明来就行了，编译速度也很快。
2，forcefield容易加载
现在流行的forcefield主要有amber和charmm的，在
AMBERParameterDatabase
有稀有分子，配体的forcefield,只需下载你所需要的，然后在执行tleap后用
loadAmberParams、
loadAmberPrep、
loadOff
把相应文件导入就行了。
需要注意的是PDB文件不要带氢原子，C端的OXT要去掉。
质子化的残基要自己在PDB中修改好。
3，有许多例子
amber提供在线的教程AmberTutorials
。
同时在test目录下有许多例子，都可以现学现用。
4，QM/MM功能
这是很吸引人的功能，目前正在研究中。
更多详情请参看：
http:
//amber.scripps.edu
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AMBER属于简单力场之动力学软件,个人觉得蛮好使用低
个人目前几乎都是使用AMBER计算课题
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