gmx spatial [-s [<.tpr/.tpb/...>]] [-f [<.xtc/.trr/...>]] [-n [<.ndx>]]
[-nice ] [-b ] [-e ] [-dt ] [-[no]w]
[-[no]pbc] [-[no]div] [-ign ] [-bin ] [-nab ]
gmx spatial用于计算空间分布函数(SDF, spatial distribution function), 其输出文件为Gaussian98 cube格式, 可用VMD读取. 对含有32,000个原子, 运行了50 ns的轨迹, 计算SDF大约需要30分钟. 其中的大部分时间都消耗在了运行trjconv上, 它需要运行两次, 以便恰当地对体系进行居中, 同时也需要很多空间(会复制三份轨迹文件). 如果选择了正确的叠合, 得到的结果非常漂亮, 而且也包含了很多有用信息. 程序可处理运动范围很广的组中的3-4原子(如溶液中的自由氨基酸), 也可以选择稳定折叠结构的蛋白质骨架, 计算溶剂分子的的SDF, 得到时间平均的溶剂壳层. 这个程序还可用于计算任意直角坐标的SDF, 只需要忽略前面的gmx trjconv步骤即可.
使用:
为得到有意义的SDF, 整个轨迹中溶质分子必须在盒子内居中, 并去除其平动和转动. 也就是说, 统计周围分子的SDF时必须基于相对固定的参考坐标系. 为此, 可能需要使用gmx trjconv对轨迹进行多次处理. 此外, 可能还需要定义特殊的分析组, 并使用-n选项传递给gmx trjconv.
使用gmx make_ndx创建两个组, 一个包含中心分子, 一个包含要统计SDF的原子
使中心分子在盒子内居中, 同时所有其他分子处于盒子内
gmx trjconv -s topol.tpr -f traj -n index.ndx -o traj~cnt.xtc -pbc mol -ur compact -center
Select group for centering时选择中心分子组, Select group for output时选择System组
按中心分子对轨迹进行叠合, 移除中心分子的转动和平动:
gmx trjconv -s topol.tpr -f traj~cnt.xtc -n index.ndx -o traj~cnt~fit.xtc -fit rot+trans
Select group for least squares fit时选择中心分子组, Select group for output是选择System组
统计分布:
gmx spatial -f traj~cnt~fit.xtc -n index.ndx
Select group to generate SDF:时选择要统计SDF的组, Select group to output coords (e.g. solute):时选择中心分子组
使用VMD或其他可视化软件载入得到的grid.cube文件, 以等值面模式查看结果
注意, 对一些体系, 如胶束体系, 在第1步和第2步之间可能还需要运行gmx trjconv -pbc cluster.
警告:
SDF生成的cube文件包含了具有非零占据的所有格点. 然而, gmx trjconv使用的-fit rot+trans选项意味着你的体系会在空间中旋转和平移(选中的组不会). 因此, 返回值只在所选中心组/坐标周围的一定区域内有意义, 在整个轨迹中, 这些区域与平移/旋转后的体系之间存在重叠. 请你确保能满足这一条件.
漏洞:
当分配的内存不够时, 可能会出现段错误. 通常会检测这一错误, 并在出错前终止程序, 同时给出一条警告消息, 建议使用-nab选项(指定附加分格数). 然而, 程序并不能检测到所有此类事件. 如果你遇到段错误, 请试着增加-nab的值, 并再次运行程序.
激进选项:
为减少计算所需的空间和时间, 你可以只输出运行gmx trjconv所需的坐标. 然而, 请确保-nab的设定值足够高, 因为程序会基于初始坐标和-nab选项的值分配cube分格所需要的内存.
输入/输出文件选项| 选项 | 默认值 | 类型 | 说明 |
|---|
-s [<.tpr/.tpb/...>] | topol.tpr | 输入 | 结构+质量(db): tpr tpb tpa gro g96 pdb brk ent |
-f [<.xtc/.trr/...>] | traj.xtc | 输入 | 轨迹: xtc trr cpt trj gro g96 pdb tng |
-n [<.ndx>] | index.ndx | 输入, 可选 | 索引文件 |
控制选项| 选项 | 默认值 | 说明 |
|---|
-nice <int> | 0 | 设置优先级 |
-b | 0 | 从轨迹文件中读取的第一帧(ps) |
-e | 0 | 从轨迹文件中读取的最后一帧(ps) |
-dt | 0 | 只使用t除以dt的余数等于第一帧时间(ps)的帧, 即两帧之间的时间间隔 |
-[no]w | no | 查看输出的 .xvg, .xpm, .eps和.pdb文件 |
-[no]pbc | no | 计算距离时考虑周期性边界条件(PBC). |
-[no]div | yes | 基于原子/最小cube尺寸计算施加分格占据率因子.
TRUE用于可视化, FALSE(-nodiv)可得到每帧的精确计数 |
-ign <int> | -1 | 不显示的外部cube的数目(正值可能降低边界斑点; -1保证外部表面可见) |
-bin <real> | 0.05 | 分格宽度(单位: nm) |
-nab <int> | 4 | 附加的分格数目, 用于保证分配的内存足够大 |
补充说明
文章链接：GROMACS各类程序(名称排序)|Jerkwin
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