gmx pdb2gmx [-f [<.gro/.g96/...>]] [-o [<.gro/.g96/...>]] [-p [<.top>]]
[-i [<.itp>]] [-n [<.ndx>]] [-q [<.gro/.g96/...>]] [-nice ]
[-chainsep ] [-merge ] [-ff ] [-water ]
[-[no]inter] [-[no]ss] [-[no]ter] [-[no]lys] [-[no]arg]
[-[no]asp] [-[no]glu] [-[no]gln] [-[no]his] [-angle ]
[-dist ] [-[no]una] [-[no]ignh] [-[no]missing] [-[no]v]
[-posrefc ] [-vsite ] [-[no]heavyh] [-[no]deuterate]
[-[no]chargegrp] [-[no]cmap] [-[no]renum] [-[no]rtpres]
gmx pdb2gmx读取一个.pdb(或.gro)文件和一些数据库文件, 为分子添加氢原子, 生成GROMACS(GROMOS)格式或可选的.pdb格式的坐标文件, 并生成一个GROMACS格式的拓扑文件. 对这些文件进行后续处理即可生成运行模拟需要的运行输入文件.
gmx pdb2gmx搜索力场时, 会在当前工作目录和GROMACS库目录下的<forcefield>.ff子目录中搜寻forcefiled.itp文件, 库目录根据可执行文件的路径确定或由环境变量GMXLIB指定. 默认情况下, 当程序找到所有可用的forcefield.itp文件后, 会提示你选择其中的一个力场. 但你也可以在命令行中使用-ff选项指定列表中某一力场的简短名称. 在这种情况下, gmx pdb2gmx程序只会搜寻对应的<forcefield>.ff目录.
当选择了一种力场后, 程序仅会读取对应力场目录下的所有文件. 如果要修改或添加一个残基类型, 你可以把整个力场目录复制到你的当前工作目录. 如果想增加一个新的蛋白质残基类型, 你需要修改库目录下的residuetype.dat文件, 或将整个库目录复制到本地的一个目录中, 修改复制后的residuetype.dat文件, 并将环境变量GMXLIB设为新的目录. 想了解GROMASC文件类型的更多信息, 请参考手册的第五章.
注意, .pdb文件只是一种文件类型, 不一定非得包含蛋白质结构. 只要GROMACS的数据库支持, 任何类型的分子都可以使用gmx pdb2gmx进行转换. 如果数据库不支持, 你可以自己添加.
这个程序本身也不是万能的, 它需要读取一系列的数据库文件, 这样才能在残基之间加上特殊的化学键(如Cys-Cys, Heme-His等等). 如果你觉得有必要, 这些都可以手动完成. 当指定了一些选项后, 程序可以提示用户选择蛋白质中的LYS, ASP, GLU, CYS或HIS残基的质子化状态. 对于Lys来说, 可以选择中性(即NZ上有两个质子), 也可以选择质子化的(3个质子, 默认). 对于Asp和Glu可以选择非质子化的(默认)或质子化的. 对于His, 质子可以位于ND1或NE2或前两者之上. 默认情况下, 这些选择会自动完成. 对于His, 是根据最优的氢键构象来进行选择的. 氢键是根据简单的几何准则来定义的, 由分子构型确定. 对要判断的三个原子, 即氢供体, 氢原子, 氢受体, 若氢-供体-受体三者之间的角度小于最大角度值, 并且供体-受体原子之间的距离小于最大距离值, 则认为三个原子之间存在氢键. 最大氢键角度和最大氢键距离分别由-angle和-dist选项指定.
如果使用了-ter选项, 蛋白质N端和C端的质子化状态可以交互式地选择. 默认情况下蛋白质的两端是离子化的(即NH3+和COO-). 对于只有一种残基的蛋白质链, 有些力场可以把它设定为两性分子形式, 但对于多肽链, 不 应该使用这些选项. AMBER力场对于蛋白质两端的残基有着自己的独特形式, 与-ter选项不兼容. 如果要使用AMBER力场, 你需要在N或C端残基对应的名称前分别加上N或C, 并保证坐标文件的格式相同. 作为替代方法, 你也可以使用专门的末端残基的名称(如ACE, NME).
处理PDB文件时, 把不同的链分开并不是一件简单的事, 因为用户自己生成的PDB文件中链的组织方式不同, 使用的标记也不同, 有时你确实需要在PDB里面合并由TER标记隔开的两个部分, 比如你需要使用二硫键或距离限制将两条蛋白链连接起来, 或者你的蛋白质上吸附有HEMD基团. 在这种情况下, 多条链需要包含在同一个[ moleculetype ]定义中. 为了处理这个问题, gmx pdb2gmx可以使用两个独立的选项. 首先, -chainsep选项允许你选择何时开始一个新的化学链, 何时为链添加末端. 这可以根据PDB文件中存在的TER记录, 或链序号的改变, 或前两个条件中的一个或两个进行. 你也可以完全交互式地进行选择. 另外一个选项是-merge, 它控制添加(或不添加)所有化学末端后, 如何将多条链合并成一条链. 也可以关闭这个选项(不合并), 也可以让所有不含水分子的链都合并到一个分子中, 或交互式的选择.
gmx pdb2gmx还会检查.pdb文件中的原子占有率, 如果一个原子的占有率不是1, 说明它在结构中的位置还没有很好的确定, 这时pdb2gmx会给出警告信息. 若一个.pdb文件不是来自X射线晶体衍射确定的结构, 可能所有的占有率都是0. 不管如何, 当使用pdb2gmx时, 你必须先验证输入PDB文件的正确性(读PDB文件作者的原始文章!).
处理时, 文件中的原子会使用GROMACS约定进行记录. 如果指定了-n选项, 程序会生成一个索引文件, 里面包含了以相同方式记录的一个原子组. 这样你就可以用将GROMOS轨迹和坐标文件转换为GROMOS. 需要注意的是, 有一个限制, 因为记录是在去除输入文件中的氢原子之后, 添加新的氢原子之前生成的, 所以你不应该再使用-ignh选项.
.gro和.g96文件类型不支持识别链的序号, 所以如果你要转换一个含有多条链的.pdb文件, 最好使用-o选项将结果输出为.pdb格式的文件.
-vsite选项可以去除氢原子运动和快速的不当二面角运动. 通过将氢原子转换为虚拟位点并固定键角, 即固定它们相对于临近原子的位置, 可以去除键角运动以及面外运动. 此外, 标准氨基酸中芳香环上的所有原子(即PHE, TRP, TYR和HIS)都可以转换为虚拟位点, 从而去除这些环中的快速不当二面角运动. 注意, 在这种情况下, 所有其他氢原子也会被转换为虚拟位点. 所有被转换为虚拟位点的原子的质量会增加到重原子上.
另外, 你也可以指定-heavyh选项, 这样氢原子的质量会增加为原来的4倍, 从而可以减慢二面角的运动. 这种方法也可以用于水分子的氢原子, 以减慢水分子的转动. 应当从键合(重)原子的质量中减去氢原子增加的质量, 以维持体系的总质量不变.
输入/输出文件选项| 选项 | 默认值 | 类型 | 说明 |
|---|
-f [<.gro/.g96/...>] | eiwit.pdb | 输入 | 结构文件: gro g96 pdb brk ent esp tpr tpb tpa |
-o [<.gro/.g96/...>] | conf.gro | 输出 | 结构文件: gro g96 pdb brk ent esp |
-p [<.top>] | topol.top | 输出 | 拓扑文件 |
-i [<.itp>] | posre.itp | 输出 | 拓扑的包含的文件 |
-n [<.ndx>] | clean.ndx | 输出, 可选 | 索引文件 |
-q [<.gro/.g96/...>] | clean.pdb | 输出, 可选 | 结构文件: gro g96 pdb brk ent esp |
控制选项| 选项 | 默认值 | 说明 |
|---|
-nice <int> | 0 | 设置优先级 |
-chainsep <enum> | id_or_ter | 设置通过何种方式判断一个新链开始,
可用选项: id_or_ter, id_and_ter, ter, id, interactive |
-merge <enum> | no | 设置是否将多条链合并为单个[ moleculetype ],
可用选项: no, all, interactive |
-ff <string> | select | 设置使用何种力场, 默认交互式地选择. 使用-h查看更多信息. |
-water <enum> | select | 设置使用的水分子模型,
可用选项: select, none, spc, spce, tip3p, tip4p, tip5p.
使用这个参数会提前在拓扑文件中添加水分子信息. |
-[no]inter | no | 如果开启了这个选项, 接下来的八个选项就会交互式地让用户选择 |
-[no]ss | no | 交互式地选择二硫键 |
-[no]ter | no | 交互式地选择蛋白末端, 默认带电 |
-[no]lys | no | 交互式地选择lys赖氨酸类型, 默认带电 |
-[no]arg | no | 交互式地选择arg精氨酸类型, 默认带电 |
-[no]asp | no | 交互式地选择asp天冬氨酸类型, 默认带电 |
-[no]glu | no | 交互式地选择glu谷氨酸类型, 默认带电 |
-[no]gln | no | 交互式地选择gln谷氨酰胺类型, 默认中性 |
-[no]his | no | 交互式地选择his组胺酸类型, 默认通过检查氢键判断 |
-angle <real> | 135 | 设置氢键中氢-氢供体-氢受体之间的最小角度, 单位度 |
-dist <real> | 0.3 | 设置氢键中氢供体-氢受体之间的最大距离, 单位nm |
-[no]una | no | 将苯丙氨酸, 色氨酸, 酪氨酸中的芳香环设为联合CH原子. |
-[no]ignh | no | 忽略坐标文件中的氢原子. 因为氢原子的命名规则不统一, 有些力场无法识别. |
-[no]missing | no | 当发现坐标文件中的原子有缺失时继续运行, 设置这个选项很危险. |
-[no]v | no | 在屏幕上输出更多的信息 |
-posrefc <real> | 1000 | 位置限制的力常数 |
-vsite <enum> | none | 设置将哪些原子转变为虚拟位点, 可用选项: none, hydrogens, aromatics |
-[no]heavyh | no | 将氢原子质量增大一些 |
-[no]deuterate | no | 将氢原子质量更改为2 amu |
-[no]chargegrp | yes | 使用.rtp文件中的电荷组 |
-[no]cmap | yes | 使用cmap中的扭转(如果在.rtp文件开启) |
-[no]renum | no | 对输出中的残基重新编号以保证编号连续 |
-[no]rtpres | no | 使用.rtp中的条目名称作为残基名称 |
文章链接：GROMACS各类程序(名称排序)|Jerkwin
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