Task8

Version 9 (Andrey Golovin, 09.11.2020 14:56) → Version 10/12 (Andrey Golovin, 13.12.2021 18:58)

h2. Практическое занятие по молекулярной динамике.

Цель данного занятия ознакомится с возможностями моделирования молекулярной динамики.

В этом занятии мы будем рользоваться пакетом молекулярной динамики "Gromacs":http://www.gromacs.org. Это программное обеспечение распостраняется под лицензией GPL, т.е. пользователь может скачать исходный код и свободен его изменять по своему усмотрению.

----

h3. Общие положения

"Подсказки":http://kodomo.fbb.msu.ru/FBB/year_08/term3/unix.html по использованию оболочки bash в Linux.

Для активации ядра надо сделать простые манипуляции в терминале:
<pre>
export PATH=${PATH}:/home/shad/miniconda2/bin
python -m ipykernel install --user --name hse --display-name hse-py27
</pre>

*Типы файлов:*

* gro - файл с координатами системы.

* top - файл с описанием ковалентных и нековалентных взаимодействий в молекулах.

* mdp - файл с описанием параметров для работы молеклярно-механического движка.

* tpr - файл для молеклярно-механического движка по сути есть объединение gro, top и mdp.

* trr, xtc - файл с координатами после рассчёта.

----

*Основные программы из пакета, которые будут использованны на занятии:*

Программы запускаются в командной строке Linux, флаги запуска программ начинаются с -, например -f.
Как правило после флага следует либо имя файла либо значение параметра. Смотрите примеры ниже.

* editconf - манипуляция форматом координат и самими координатами. Пример:
<pre>
editconf -f my.gro -o my.pdb
</pre>
* solvate - наполнение ячейки растворителем.Пример:
<pre>
solvate -cp my.gro -cs mysolvent.gro -p my.top -o my_solvated.gro
</pre>
* genion - утилита для замены n молекул растворителя на ионы.
<pre>
genion -s my.tpr -np 10 -p my.top -o my_ions.gro
-np это добавить 10 положительно заряженых ионов
или прочитайте про флажки -conc -neutral
</pre>
* grompp - объединение и проверка gro, top и mdp в tpr.
<pre>
grompp -f my.mdp -c my.gro -p my.top
</pre>
* mdrun - молеклярно-механический движок. На входе принимает tpr файл.
<pre>
mdrun -deffnm my.tpr
здесь параметр -deffnm означает, что выходные файлы будут называться как и входной файл, только с другими расщирениями
</pre>

h3. Настройка соединения с суперкомпьютером Lomonosov

Доступ к суперкомпьютеру возможен только по ssh ключам.

Скопируем настройки ssh:
<pre>
mkdir ~/.ssh
cp /tmp/.lom/* ~/.ssh
chmod 700 ~/.ssh
chmod 600 ~/.ssh/*
</pre>

Проверьте соединение:
<pre>
ssh lom
</pre>

h3. Объекты для практикума

На этом занятии Вам предлагается 4 различные систем для моделирования. Перейдите по ссылке для подробных инструкций по выполнению каждого задания.

> Внимание выполнить надо только одно задание на Ваш выбор
> Пример запуска Gromacs в Google Colab https://colab.research.google.com/drive/1hb7pt6SCQQCceOR4rIfLny2lGoIJx4s1#scrollTo=rDSEu85QW2xr



* "Моделирование самосборки липидного бислоя из случайной стартовой конформации.":https://kodomo.fbb.msu.ru/wiki/Main/Modelling/BioNanoPrac/SelfAss

* "Моделирование поведения ДНК в формамиде.":https://kodomo.fbb.msu.ru/wiki/Main/Modelling/BioNanoPrac/DnaMelt

* "Моделирование перехода А-формы ДНК в В-форму в воде.":https://kodomo.fbb.msu.ru/wiki/Main/Modelling/BioNanoPrac/DnaA2b

* "Моделирование поведения короткого пептида в формамиде.":https://kodomo.fbb.msu.ru/wiki/Main/Modelling/BioNanoPrac/PepMelt

h3. Особенности запуска

Заполните форму и за неделю скрипт скопирует и посчитает вашу задачу.

https://forms.gle/s4JQicQDxLQCkXRt7

h3. Анализ результатов

Пакет программ Gromacs предоставляет "много":http://www.gromacs.org/Documentation/Gromacs_Utilities инструментов для анализа траекторий и свойств динамики. Суть любого анализа сводится к пониманию специфики динамики конкретной системы.

Результаты анализа выдаваемые GROMACS имеют расширение xvg ( программа GRACE), но формат самих файлов текстовой, так что построение графиков можно делать в excel.

Предлагаю называть результаты анализа согласно общему шаблону:
* Tool_system_param, где
* Tool- это название программы которой проводили анализ
* sytem- это либо b (бислой) либо dna (ДНК).
* param- это некое дполнительное описание.

* Пример : rmsd_dna_1

Внимание ! Опции программы анализа вы можете узнать, набрав: имя_программы –h

Связи с тем, мы работаем с разными системами, то для каждой системы предлагается свой подход к анализу:

* [[BilAnalysiss|Анализ результатов моделирование самосборки липидного бислоя ]]
* [[A2bAnalysis|Анализ результатов моделирование перехода А-формы ДНК в В-форму в воде]]
* [[DnaMelAnalysis|Анализ результатов плавления ДНК в формамиде ]]
* [[PepMelAnalysis|Анализ результатов плавления пептида в формамиде ]]

Любой анализ начинают с визуального анализа движений молекул.

h3. Пдсказака про Nglview и файлы Gromacs

Сначала импорт модулей
<pre><code class="python">
import nglview
import mdtraj
</code></pre>

Создадим объект для траектории
<pre><code class="python">
md = mdtraj.load('b_pr.xtc', top='b_s.pdb')
</code></pre>

Создадим объект nglview
<pre><code class="python">
n = nglview.show_mdtraj(md)
n.clear_representations()
n.add_representation(repr_type='licorice')
</code></pre>
И посмотрим анимацию
<pre>
n
</pre>