Task8a
Version 8 (Andrey Golovin, 10.10.2022 15:09) → Version 9/10 (Andrey Golovin, 19.04.2023 13:21)
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
Установите gromacs
<pre>
sudo apt install gromacs
</pre>
Установите singularity
<pre>
sudo -i
wget -O- http://neuro.debian.net/lists/focal.de-fzj.libre | tee /etc/apt/sources.list.d/neurodebian.sources.list
echo "deb http://neurodebian.ovgu.de/debian/ focal main contrib non-free" >> /etc/apt/sources.list
sudo apt-key adv --recv-keys --keyserver hkps://keyserver.ubuntu.com hkp://pgp.mit.edu:80 0xA5D32F012649A5A9
sudo apt-get update
sudo apt-get install singularity-container
exit
</pre>
Скопируем образ с Gromacs для Singularity и сделаем alias на запуск:
<pre>
scp 10.82.138.145:/tmp/gmx-2022-single-openmp-cuda.sif 10.23.68.42:/tmp/gmx2022-gpu.sif /tmp/
alias gmx='singularity shell -B $(pwd) --nv /tmp/gmx-2022-single-openmp-cuda.sif /tmp/gmx2022-gpu.sif gmx'
</pre>
При работе в новом терминале alias надо будет перезадать
*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. 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
https://drive.google.com/file/d/1Ng00D1LCrBWmD9hANyFRB8eOpVE9i-5l/view?usp=sharing
* "Моделирование самосборки липидного бислоя из случайной стартовой конформации."
* "Моделирование поведения ДНК в формамиде."
* "Моделирование перехода А-формы ДНК в В-форму в воде."
* "Моделирование поведения короткого пептида в формамиде."
Файлы: https://drive.google.com/drive/folders/1zgZVOjPJbiDOCSghMlpPvK3vp1-h_8FK?usp=sharing
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
Установите gromacs
<pre>
sudo apt install gromacs
</pre>
Установите singularity
<pre>
sudo -i
wget -O- http://neuro.debian.net/lists/focal.de-fzj.libre | tee /etc/apt/sources.list.d/neurodebian.sources.list
echo "deb http://neurodebian.ovgu.de/debian/ focal main contrib non-free" >> /etc/apt/sources.list
sudo apt-key adv --recv-keys --keyserver hkps://keyserver.ubuntu.com hkp://pgp.mit.edu:80 0xA5D32F012649A5A9
sudo apt-get update
sudo apt-get install singularity-container
exit
</pre>
Скопируем образ с Gromacs для Singularity и сделаем alias на запуск:
<pre>
scp 10.82.138.145:/tmp/gmx-2022-single-openmp-cuda.sif 10.23.68.42:/tmp/gmx2022-gpu.sif /tmp/
alias gmx='singularity shell -B $(pwd) --nv /tmp/gmx-2022-single-openmp-cuda.sif /tmp/gmx2022-gpu.sif gmx'
</pre>
При работе в новом терминале alias надо будет перезадать
*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. 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
https://drive.google.com/file/d/1Ng00D1LCrBWmD9hANyFRB8eOpVE9i-5l/view?usp=sharing
* "Моделирование самосборки липидного бислоя из случайной стартовой конформации."
* "Моделирование поведения ДНК в формамиде."
* "Моделирование перехода А-формы ДНК в В-форму в воде."
* "Моделирование поведения короткого пептида в формамиде."
Файлы: https://drive.google.com/drive/folders/1zgZVOjPJbiDOCSghMlpPvK3vp1-h_8FK?usp=sharing
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>