gromacs教程-25-常见建模软件-packmol

Packmol的官网https://m3g.github.io/packmol/

Packmol的书写格式如下

tolerance 2.0 表示原子间的距离不能小于2.0A

add_box_sides 1.2 表示给盒子的方向增加1.2A，目的是为了避免边界的原子和镜像盒子里的原子间存在不合理接触

output   xx1.pdb 表示输出xx1.pdb文件，

structure   xx2.pdb 表示输入xx2.pdb结构

number   xxx 表示输入的xx2.pdb一共xxx个数目

inside box x y  z 表示输入盒子的尺寸，可用的盒子cube/box/sphere/cylinder，其中inside与outside可换

还可使用over(或below) plane/constrain_rotation/fixed

end structure 结束xx2.pdb输入结束

structure   xx3.pdb

number   xxx

atoms  xxx 原子规则，原子xxx号服从下面的规则

inside box x y  z

end atoms 原子规则结束

end structure

*filetype xyz 表示可以输出文件类型xyz

*seed -1 表示每次运行产生的结构都会不同

约束规则

inside cube [xmin ymin zmin d]：要求分子出现在长度为d的立方盒子内，盒子x,y,z最小值为xmin ymin zmin

inside box [xmin ymin zmin xmax ymax zmax]：要求分子出现在矩形盒子内，盒子两个顶角坐标分别为xmin ymin zmin和xmax ymax zmax

inside sphere [x y z r]：要求分子出现在中心为(x,y,z)半径为r的圆球中。另外，用inside ellipsoid关键词的话还可以要求出现在特定的椭球中

inside cylinder [a1 b1 c1 a2 b2 c2 r l]：要求分子出现在圆柱内。圆柱的定义是从(a1,b1,c1)往(a2,b2,c2)方向伸展l长度，半径为r

inside ellipsoid a1 b1 c1 a2 b2 c2 d：坐标(a1,b1,c1)定义椭球面的中心, 坐标(a2,b2,c2)定义坐标轴的相对大小, d定义椭球的大小.

以上inside都可以改为outside，要求不能出现在指定范围内。上面的空间范围要求可以同时使用多个，条件会同时满足。还有一些设置：

over plane [a b c d]：要求分子出现位置满足平面方程ax+by+cz-d>=0。比如over plane 1 0 0 10.5就相当于要求出现在x>=10.5埃的区域。over可以改成below来反转条件。

constrain_rotation [x/y/z 平均值 最大偏差]：默认情况下分子可以绕x,y,z轴随意旋转任意角度。用这个选项可以设置分子绕x或y或z旋转的情况，可以同时设多个。如constrain_rotation x 20 5代表允许绕着y和z轴随意旋转，而绕着x轴旋转的范围必须在15~25度之间，平均值为20度。

fixed [x y z a b c]：用来直接定义分子出现在哪里。此设置代表将分子结构文件里的坐标平移(x,y,z)，并绕x,y,z轴分布旋转a,b,c弧度。如果还同时写了center关键词，相当于把分子的中心摆到(x,y,z)位置再旋转

*packmol < xxx.inp运行输入  用cmd运行，powershell和gitbash没有数据库无法使用

tolerance 10.0

add_box_sides 1.2

output   toler.pdb

structure  s4.pdb

number   50

inside cube 0. 0. 0. 50.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 5

output   sides.pdb

structure  s4.pdb

number   50

inside cube 10. 10. 10. 50.

end structure

*add_box_sides不是非得加，大部分时候是可以不需要进行添加的。

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   cube1.pdb

structure  s4.pdb

number   50

inside cube 0. 0. 0. 50.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   cube3.pdb

structure  s4.pdb

number   50

inside cube 10. 10. 10. 50.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   cube2.pdb

structure  s4.pdb

number   100

inside cube 0. 0. 0. 50.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   ellipsoid.pdb

structure  h2o.pdb

number   4000

inside ellipsoid 0. 0. 0. 20. 20. 20. 50. 

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   ellipsoid2.pdb

structure  h2o.pdb

number   4000

inside ellipsoid 0. 0. 0. 1. 2. 3. 10. 

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   box1.pdb

structure  h2o.pdb

number   2000

inside box 0. 0. 0. 30. 40. 50.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   box3.pdb

structure  h2o.pdb

number   2000

inside box 10. 10. 10. 40. 50. 60.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   box2.pdb

structure  h2o.pdb

number   2000

inside box 10. 10. 10. 30. 40. 50.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   sphere.pdb

structure  h2o.pdb

number   3000

inside sphere 0. 0. 0. 50.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   cylinder.pdb

structure  h2o.pdb

number   5000

inside cylinder 0. 0. 0. 50. 50. 50. 25. 50. 

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   o-sphere.pdb

structure  s4.pdb

number   50

outside sphere 0. 0. 0. 50.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   o-cube.pdb

structure  s4.pdb

number   50

outside cube 0. 0. 0. 50.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   o-cylinder.pdb

structure  s4.pdb

number   50

outside cylinder 0. 0. 0. 50. 50. 50. 25. 5. 

end structure

在没有做出具体的盒子大小前直接使用outside是不科学的

大家可以吃饱了没啥事进行试试看。

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   o-plane1.pdb

structure  h2o.pdb

number   2000

inside cube 0. 0. 0. 50.

over plane 1 0 0 10

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   b-plane.pdb

structure  h2o.pdb

number   2000

inside cube 0. 0. 0. 50.

below plane 1 0 0 10

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   o-plane2.pdb

structure  h2o.pdb

number   2000

inside cube 0. 0. 0. 50.

over plane 5 5 5 10

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   o-plane3.pdb

structure  h2o.pdb

number   2000

over plane 1 0 0 10

end structure

*没有设定盒子前这个over也是没有用的

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   cube-cube1.pdb

structure  s4.pdb

number   50

inside cube 0. 0. 0. 50.

end structure

structure  h2o.pdb

number   1000

inside cube 50. 50. 50. 50.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   cube-cube2.pdb

structure  s4.pdb

number   50

inside cube 0. 0. 0. 50.

end structure

structure  h2o.pdb

number   1000

inside cube 0. 50. 50. 50.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   cube-cube3.pdb

structure  s4.pdb

number   50

inside cube 0. 0. 0. 50.

end structure

structure  h2o.pdb

number   1000

inside cube 0. 0. 0. 50.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   sphere-sphere1.pdb

structure  s4.pdb

number   50

inside sphere 0. 0. 0. 50.

end structure

structure  h2o.pdb

number   1000

inside sphere 50. 50. 50. 50.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   sphere-sphere2.pdb

structure  s4.pdb

number   50

inside sphere 0. 0. 0. 50.

end structure

structure  h2o.pdb

number   1000

inside sphere 20. 20. 20. 50.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   sphere-sphere3.pdb

structure  s4.pdb

number   50

inside sphere 0. 0. 0. 50.

end structure

structure  h2o.pdb

number   3000

inside sphere 0. 0. 0. 70.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   cube-cube22.pdb

structure  h2o.pdb

number   5000

inside cube 0. 0. 0. 70.

outside cube 0. 0. 0. 40.

end structure

tolerance 2.0

add_box_sides 1.2

output   cube-cube23.pdb

structure  h2o.pdb

number   5000

inside cube 0. 0. 0. 70.

outside sphere 0. 0. 0. 20.

end structure

tolerance 2.0

output   mem1.pdb

structure  SDS.pdb

number   64

inside cube 0. 0. 0. 40.

atoms 39

over plane 0. 0. 1. 16.

end atoms

atoms 1

below plane 0. 0. 1. 32.4

end atoms

end structure

tolerance 2.0

output   mem2.pdb

structure  SDS.pdb

number   64

inside cube 0. 0. 0. 40.

atoms 39

below plane 0. 0. 1. 16.

end atoms

atoms 1

over plane 0. 0. 1. 32.4

end atoms

end structure

tolerance 2.0

output   mem3.pdb

structure  SDS.pdb

number   4

inside cube 0. 0. 0. 40.

atoms 39

below plane 0. 0. 1. 16.

end atoms

atoms 1

over plane 0. 0. 1. 32.4

end atoms

end structure

tolerance 2.0

output   mem4.pdb

structure  SDS.pdb

number   60

inside box 0. 0. 0. 40 40 80.

atoms 39

below plane 0. 0. 1. 16.

end atoms

atoms 1

over plane 0. 0. 1. 32.4

end atoms

end structure

structure  SDS.pdb

number   60

inside box 0. 0. 0. 40 40 80.

atoms 39

over plane 0. 0. 1. 50.8

end atoms

atoms 1

below plane 0. 0. 1. 34.4

end atoms

end structure

atoms 39/1分别是主链上的头和尾

vmd测量距离约为16.4A

tolerance 2.0

output   mem5.pdb

add_box_sides

structure  SDS.pdb

number   200

inside box 0. 0. 0. 40 40 80.

atoms 39

below plane 0. 0. 1. 16.

end atoms

atoms 1

over plane 0. 0. 1. 32.4

end atoms

end structure

structure  SDS.pdb

number   200

inside box 0. 0. 0. 40 40 80.

atoms 39

over plane 0. 0. 1. 50.8

end atoms

atoms 1

below plane 0. 0. 1. 34.4

end atoms

end structure

tolerance 2.0

output   mem6.pdb

add_box_sides

structure  SDS.pdb

number   64

inside box 0. 0. 0. 40. 40. 80.

atoms 39

below plane 0. 0. 1. 16.

end atoms

atoms 1

over plane 0. 0. 1. 32.4

end atoms

end structure

structure  SDS.pdb

number   64

inside box 0. 0. 33.4. 40. 40. 80.

atoms 39

over plane 0. 0. 1 50.8

end atoms

atoms 1

below plane 0. 0. 1 34.4

end atoms

end structure

tolerance 2.0

output   mem7.pdb

add_box_sides

structure  SDS.pdb

number   64

inside box 0. 0. 0. 40. 40. 80.

constrain_rotation x 90. 0.

constrain_rotation y 90. 0.

constrain_rotation z 90. 0.

end structure

tolerance 2.0

output qiu.pdb

structure h2o.pdb

  number 1200

  inside sphere 0. 0. 0. 20.

end structure

structure SDS.pdb

number 200

atoms 39

  inside sphere 0. 0. 0. 22.

end atoms

atoms 1

  outside sphere 0. 0. 0. 38.4

end atoms

end structure

resnumbers 0

这种情况下, 所有残基编号会对应于每类分子, 与原始pdb文件中的残基编号无关. 这意味着, 如果你堆积10个水分子和10个乙醇分子, 水分子的编号为1到10, 乙醇分子的编号也是1到10.

resnumbers 1

这种情况下, 会保持原始pdb文件中的残基编号不变. 这意味着如果你堆积10个含有5个残基的蛋白质, 残基编号会被保留, 因此, 在相同蛋白质的每个分子中, 等价残基的编号会重复.

resnumbers 2

在这种情况下, 结构中所有残基的残基编号会根据相同文件中前面列出残基编号按顺序编号. 这意味着, 这意味着如果你堆积10个含有5个残基的蛋白质, 残基编号会从1到50.

resnumbers 3

在这种情况下, 残基编号相应于文件中所有残基的序列号. 也就是, 如果你堆积一个含有150个残基的蛋白质, 外加10个水分子, 水分子的编号为从151到161.

discale [实数] 此选项控制局部优化方法中实际使用的距离容差. 我们发现使用大的距离有时会有帮助. 例如, 试着将discale设为1.5.

maxit [整数] 这是每次循环中局部优化(GENCAN)的最大迭代次数. 目前的默认值是20, 改变此值收敛情况可能更好(或更差)

movebadrandom Packmol的一种收敛策略是移动那些放置得不好的分子, 如果设定了这个选项, 分子将会被放置在盒子中新的随机位置上. 否则(默认)分子会被移动到堆积好的分子的附近位置. 当限制很复杂时, 使用此选项可能会有帮助, 但当结构很大时, 可能很差, 因为新的随机位置可能与那些重叠.

*

在分子之间添加TER标识(AMBER使用此选项): add_amber_ter

增加盒子边长信息到输出的PDB文件中(GROMACS使用此选项): add_box_sides 1.0. 其中1.0为可选的实数, 为每边增加的长度. 如果模拟盒子实际的边并不精确地等于体系中分子的最大最小坐标(通常, 如果你使用周期性边界条件, 你可能想要增加1.0来避免边界处的碎裂).

增加最大体系的尺寸: sidemax [实数] (如: sidemax 2000.d0) sidemax用于构建分子分布的初始近似. 如果你的体系非常大, 或者看起来被最大尺度切断了, 请增加sidemax. 体系的所有坐标必须处于-sidemax和+sidemax之间. 使用大致符合体系的sidemax, 可能会加速堆积计算. 默认值为1000.d0.

改变随机数产生器的种子: seed [整数] (如: seed 191917) 使用-1会根据计算机时间自动生成种子

使用真正随机的初始点来最小化(默认选项是生成一个均匀密度的初始点, 固定分子之间没有重叠):randominitialpoint

改变每个循环中Gencan迭代的最大数目: maxit [整数]

改变循环的最大数目: nloop [整数]

改变输出文件写入的频率: writeout [整数]

将当前结构写入输出文件, 即便它比目前的最佳结构更差(仅用于检查目的): writebad

检查初始点, 仅用于测试目的, 仅构建初始近似, 写入输出文件, 然后退出: check

修改优化例程打印输出: iprint1 [整数] 和/或 iprint2 [整数] 整数必须是0 1 2 3

修改连接分胞方法的分格数目(技术): fbins [实数] 默认值为根号3

比较解析和有限差分的梯度. 仅仅用于测试的目的. 将比较结果写入chkgrad.log文件: chkgrad

*https://wap.sciencenet.cn/blog-548663-994817.html?mobile=1