GROMACS模擬分析-自由能形貌圖的繪制

自由能形貌(free energy landscape,FEL)表征了模擬過程中蛋白質的自由能變化。自由能形貌圖一般通過兩個描述體系特征的量來進行繪制,例如RMSD和Rg,也有文獻中用主成分分析PC1和PC2繪制。本文以RMSD和Rg兩個特征量繪制為例。

1. 獲得蛋白質骨架的RMSD和Rg數據rmsd.xvg和rg.xvg。

GROMACS模擬分析-自由能形貌圖的繪制的圖1

對rmsd.xvg和rg.xvg文件進行處理,刪除所有注釋行(以#或者@開頭的行和空行)以及rg.xvg中的XYZ三個方向上的Rg數據。使rmsd.xvg和rg.xvg文件中只有兩列數據。

2. 合并rmsd.xvg和rg.xvg文件,把同一時間下的RMSD和Rg數據寫在同一行,組合文件中包含三列:時間、RMSD、Rg,可使用如下命令實現。

GROMACS模擬分析-自由能形貌圖的繪制的圖2

3. 利用gmx的sham命令生成自由能形貌圖。

GROMACS模擬分析-自由能形貌圖的繪制的圖3

-f:讀入組合文件

-ls: 輸出自由能形貌圖

-nlevels: 設定FEL的層次數量

更多參數設置請參考gmx help sham給出的幫助信息。

上面的命令執行之后,得到gibbs.xpm文件即為自由能形貌圖。

4. 用origin繪制自由能形貌圖

xpm文件可以通過多種方式查看,這里我們利用xpm2all.bsh腳本將xpm文件轉換為3列數據的文本文件。

GROMACS模擬分析-自由能形貌圖的繪制的圖4

將得到的數據復制到Origin中繪圖。

GROMACS模擬分析-自由能形貌圖的繪制的圖5

可根據實際需要進行平滑處理繪圖,此外還可以繪制3維的自由能形貌圖。利用主成分分析繪制自由能形貌圖,一般來說就是用主成分1和2取代上文中的RMSD和Rg,后處理都是一樣的。

GROMACS模擬分析-自由能形貌圖的繪制的圖6

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