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Amber里建立力场prmtop和inpcrd方法: CanonLife 2017-10-18 19:04; 大概流程及思路，参考： http://ambermd.org/tutorials/pengfei/index.htm 具体操作方法：目标：生成优化或者跑动力学时所需的力场 prmtop 文件和坐标 inpcrd 文件（ prmtop 文件同时包含了分子的力场参数信息和拓扑信息，力场参数是指分子的键长键角二面角等信息，拓扑信息是指分子的键连信息）从 PDB Bank 下载下来所需 pdb 后，去掉不需要的信息，以自己的实验体系为例，保留蛋白（一般选 chain A ）残基，配体，结晶水三部分。此时 pdb 结构文件中只有这三部分的重原子。对于后期跑动力学而言，需要所做的工作：加氢，加溶剂（抗衡离子和水），产生跑动力学所需 prmtop ， inpcrd 文件。此处所讲即这几项工作如何进行。生物体系，一般蛋白残基部分，结晶水和溶剂水，这三部分所需的力场采用 amber 自带的力场，如 leaprc.ff03ua ， leaprc.ff99SB 等力场（ amber 软件在 $AMBERHOME/dat/leap/cmd/ 路径下有很多版本力场，网上有介绍各版本力场的信息，根据需要挑选一个合适的力场版本。在此类力场中同时包含了水的力场，所以体系里的水分子不需要额外的 leaprc 力场文件，当然也有专门的水分子力场，根据需要自由选择）。有机小分子的力场一般采用 Amber 里的 GAFF 力场，即 leaprc.gaff 文件。 ——————————————————------------------------------- 大概分如下几项：处理结构文件；生成配体小分子的模板；生成整体 prmtop 和 inpcrd 文件第一项：处理结构文件如前所述，做好蛋白，配体，独立的 pdb 文件，此时只包含重原子信息。第二项：生成配体小分子模板 Amber 中的 antechamber 程序是用来生成小分子模板的。为什么配体小分子模板需要自己生成？蛋白质中各氨基酸残基的力参数是预先存在的，但是很多有机小分子有很高的多样性，他们的力参数和静电信息不可能预存在库文件中，需要自己计算（如电荷）生成模板。此处以总电荷为 -1 的配体分子为例：关于配体，此处大概需要做的工作是： 1. 计算原子电荷：配体分子的原子电荷，可以选择 bcc 电荷，也可以选择 resp 电荷。不要求太高精确性，就采用 bcc 电荷，计算方法也简单。要求比较高的话，采用 resp 电荷 2. 生成配体分子的 mol2 文件， frcmod 文件。这两个文件后续做力场时要用到。上述 2 个工作具体操作起来如下： 0. 首先准备好配体分子结构文件准备好配体分子结构，以取名 Lig.pdb 为例，此时 Lig.pdb 只包含配体分子的重原子信息，需要进行加 H 工作，此工作采用 amber 里的 reduce 程序： $reduceLig.pdb Lig_addH.pdb 到此 , Lig_addH.pdb 已经加上 H 原子，这里需要 check 一下。用可视化软件如 gsview 查看加 H 后的 pdb 结构， check 是否与自己所需的配体结构保持一致，不一致的地方在 gsview 里手动调整 H 原子的位置。假设需要调整，调整后的 pdb 结构命名： Lig_addH_Adjusted.pdb ，之后用此结构去做高斯 resp 电荷， mol2 文件等。关于调整：需注意调整前后 atom name 的选取以及原子顺序，用 reduce 加 H 生成的 pdb 文件里包含一些不必要的信息，须删除，可手动，可用 pdb4amber 程序进行。 1. 计算配体分子的电荷提前加载好 antechamber 路径。 (1) 采用 bcc 方法拟合电荷： $antechamber-i Lig_addH_Adjusted.pdb -fi pdb -o Lig.mol2 -fo mol2 -c bcc -nc -1 -pf y 解释： -i 指定输入文件 -fi 指定输入文件类型 -o 指定输出文件 -fo 指定输出文件类型 -nc 指定体系所带总电量，此处为-1（如果没有-nc这一命令，则默认体系呈中性） -pf y 不产生中间文件（此命令可以不加，只是这样会产生一系列中间文件） -c bcc 指定拟合原子电荷的方法，此处为采用 bcc 方法生成的 bcc 电荷存储在 Lig.mol2 文件中： (2) 采用 resp 方法拟合电荷，方法： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=3366368do=blogid=1079996 2. 生成配体分子的 mol2 文件如果采用 bcc 电荷，则上述 bcc 一步生成的 mol2 文件就可以直接用。但是，如果采用 resp 电荷，如下： $antechamber-i Lig_addH_Adjusted.pdb -fi pdb -o Lig.mol2 -fo mol2 -nc -1 -pf y 此时，生成 mol2 文件：但是此处的 mol2 文件需要做以下修改：将 SMALL 关键词的下一行替换成 resp ，图中最后一列 0.000000 替换成高斯计算出的 resp 电荷。到此，采用 resp 电荷的 mol2 文件准备好。注：高斯计算 resp 电荷时原子顺序须与生成 mol2 文件所用的 pdb 文件中原子顺序保持一致。 3. 生成配体分子的 frcmod 文件采用 amber 里的 parmchk 程序： $parmchk-i Lig.mol2 -f mol2 -o Lig.frcmod 到此， frcmod 文件准备好。第三项：生成模拟所需 prmtop 和 inpcrd 文件所需文件：整体结构文件和上述生成的 mol2 文件和 frcmod 文件。关于整体结构文件，一般是 pdb 文件（蛋白 + 配体，要不要结晶水自由决定），此处的结构文件只包含重原子信息，此处以 all.pdb 为例。这里需注意： reduce 自动加 H 后需要 check ，如果某些 H 原子所加位置需要调整，这一调整操作会引起重原子顺序发生变化，这里需要注意，要做到在整体结构文件 all.pdb 中的配体结构这一部分（未加 H ），配体重原子顺序应该与上述第 0 步中生成的 Lig_addH_Adjusted.pdb 结构中重原子顺序保持一致，一个简单的办法是删除 Lig_addH_Adjusted.pdb 中 H 原子信息，把剩余重原子信息替代 all.pdb 中配体部分。为什么？因为 Lig_addH_Adjusted.pdb 是手动调整过的（如果未调整，请忽略此处），比如重原子顺序以及 atom name 有可能与原始 pdb bank 下载下来的信息已不一致，但是所用的 frcmod 和 mol2 文件是根据 Lig_addH_Adjusted.pdb 生成的，所以此处应该保持一致。生成 prmtop 和 inpcrd 采用 amber 软件包里的 tleap 或者 xleap 程序，两个程序功能相同， tleap 是文字窗口， xleap 是图形界面。具体操作方法： $tleap 到此，启动 leap 程序 sourceleaprc.ff03ua sourceleaprc.gaff 到此，蛋白库文件 leaprc.ff03ua 和配体库文件 leaprc.gaff 加载进来了。下面一步是调入配体分子的模板，补全库文件中缺失的参数： loadamberparamsLig.frcmod 到此，配体缺失参数补全。下面一步是调入配体 mol2 文件： LIG= loadmol2 Lig.mol2 到此， mol2 文件导入完毕。需注意： LIG 是 Lig.mol2 文件中配体分子的 segname, 即此处的变量名需与 mol2 文件以及整体结构 all.pdb 中配体分子的 segname 保持一致。下面一步是调入整体结构： all= loadpdb all.pdb 注：如果结构是正确的，则导入后，屏幕出现如下信息： total atoms in file: 1547 Leap added 1527 missing atoms according toresidue templates: 1507 H / lone pairs 20 unknown element 如果输入这个命令之后，屏幕上出现了大量的创建 unit 或者 atom 的信息，如下所示： Createda new atom named: S33 within residue: .R Createda new atom named: O35 within residue: .R Createda new atom named: N34 within residue: .R 这说明上面一步的 pdb 文件处理没有做好，还需要重新处理，通常这种情况都发生在配体分子上面，有时则是因为蛋白质中存在特殊残基。到此，结构导入进行，且已经加上 H 原子，如果没有其他所需操作，此时可以加离子和溶剂水了，为避免模拟中形成空穴，先加离子再加溶剂。加离子，使体系保持中性： addionsall Na+ 0 addions 加离子命令 Na+0 表示用 Na+ 离子使体系保持中性（因为此时整个体系带负电）若需要加阴离子，用 Cl- 。 ( 此处语法知识点：上述命令行里 0 表示中性，并不是加离子个数，但当此处为非 0 正整数时，含义则为所加抗衡离子个数。 addions 命令只能加整数个数的抗衡离子，如果体系所带电荷数为 17.999 ，则用 addions all Na+ 0 这一命令只能加 17 个抗衡离子。显然如果为保持体系中性的话，这种操作的结果是不对的。这种情况应该具体指定所加离子个数，如对于 17.999 是需要加 18 个抗衡离子的，则用命令： addions all Na+ 18 。总结： 0 表示最后结果呈中性，但此时要注意体系是否带整数个电荷量。非 0 值则表示所加离子具体个数，数值可任意指定，体系最后所带电量取决于此非 0 值和在加抗衡离子之前体系所带的电量 ) 。到此离子添加完毕，体系成中性。加溶剂水分子： solvateboxall TIP3PBOX 10.0 solvatebox 表示加上一个方形的周期水箱 all 刚刚导入的存储有结构信息的变量 TIP3PBOX 表示选择的水模板名称 10.0 表示盒子大小，水箱半径到此溶剂水添加完毕。若无其他修饰，此时可以保存 pdb,prmtop ， inpcrd 文件： savepdb all all_ionized.pdb saveamberparm all all_ionized.prmtop all_ionized.inpcrd all_ionized.pdb 添加 H ，溶剂水，离子的结构信息， all_ionized.prmtop 模拟所需的参数和拓扑文件 all_ionized.inpcrd 模拟所需的坐标文件到此，力场建立完毕。以上在 tleap 里的操作是一步一步来做，一个简单的办法是将以上所有操作写入 leap.in 文件，按如下操作一步完成： $tleap-s -f leap.in leap.out leap.in 内容： sourceleaprc.ff03ua sourceleaprc.gaff loadamberparamsLig.frcmod LIG= loadmol2 Lig.mol2 all= loadpdb all.pdb addionsall Na+ 0 solvateboxall TIP3PBOX 10.0 savepdball all_ionized.pdb saveamberparmall all_ionized.prmtop all_ionized.inpcrd quit 到此，建立力场方法介绍完毕，分步做或采用 leap.in 来做，两种办法均可。 all_ionized.prmtop ， all_ionized.inpcrd 是用于模拟所需的力场和坐标文件。此篇工作目的就是要拿到该两个文件。注意检查 leap.log 文件里有没有 warning 和 error 的信息，注意排查，确保所键力场信息正确。在正式跑动力学之前可以 check 一下 prmtop 中拓扑参数和力场参数是否正确。方法：查看拓扑信息：在 vmd 里导入 prmtop 和结构文件 ( 与 prmtop 配套的 pdb 文件 ) ，查看分子键连信息是否正确。查看力场参数信息：用 prmtop 简单跑一段动力学轨迹，查看键长键角等信息是否正确。注： vmd 导入 prmtop 文件时， vmd 只提取里面的拓扑信息，力场参数如键角这些信息并不体现。完！; 个人分类: Amber|15115 次阅读|0 个评论

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