Task8
Version 7 (Andrey Golovin, 23.11.2018 17:06) → Version 8/12 (Andrey Golovin, 30.11.2018 13:07)
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
* "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 на "Ломоносов"
Весьма вероятно, что система не позволит поставить в очередь много заданий одновременно. Есть два решения:
* подождать пока кто-то досчитается
* Добавить в файл @~/_scratch/hse/hse.job@ информацию о Вашей задаче (это заготовка!):
<pre>
{
'name': 'Ivanov/my_task_name_change_it',
'nodes': 1,
'options': '--ntasks-per-node=2',
'path': '/mnt/data/users/dm4/vol12/fbbstudent/_scratch/hse/Ivanov',
'command': '/opt/ccoe/gromacs-5.0.4/build/bin/gmx_mpi mdrun -testverlet -deffnm b_md -v',
},
</pre>
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>
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
* "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 на "Ломоносов"
Весьма вероятно, что система не позволит поставить в очередь много заданий одновременно. Есть два решения:
* подождать пока кто-то досчитается
* Добавить в файл @~/_scratch/hse/hse.job@ информацию о Вашей задаче (это заготовка!):
<pre>
{
'name': 'Ivanov/my_task_name_change_it',
'nodes': 1,
'options': '--ntasks-per-node=2',
'path': '/mnt/data/users/dm4/vol12/fbbstudent/_scratch/hse/Ivanov',
'command': '/opt/ccoe/gromacs-5.0.4/build/bin/gmx_mpi mdrun -testverlet -deffnm b_md -v',
},
</pre>
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>