NAMD自由能计算教程—1、用eABF和meta-eABF进行多维自由能计算

fhh2626 · 发表于 Post on 2022-8-9 12:42:41

s345538842 发表于 2022-4-24 21:05
付老师，您好，使用lammps调用colvar（从GitHub上下载的最新版）。lammps使用的单位是metal（A，ev），在WT ...

extendedFluctuation 的单位应该和width单位是一样的，设为width一般来说都比较好

陈小宇 · 发表于 Post on 2022-8-9 22:22:04

fhh2626 发表于 2020-3-31 14:59
可以选RMSD作为反应坐标，但是可能不太容易收敛

请问楼主，我如果使用RMSD为反应坐标计算DNA在A型和B型构象之间转换的自由能面图，用GROMACS+PLUMED计算，以A型DNA作为模拟的初始结构，以下设置正确吗
GRID_MIN为RMSD的最小值
GRID_MAX为RMSD的最大值
SIGMA为RMSD在这一过程中变化的最大值和最小值之差

fhh2626 · 发表于 Post on 2022-8-10 09:50:07

陈小宇发表于 2022-8-9 22:22
请问楼主，我如果使用RMSD为反应坐标计算DNA在A型和B型构象之间转换的自由能面图，用GROMACS+PLUMED计算 ...

呃。。。不对啊
你跑metadynamics的话，在Plumed里面GRID_MIN和GRID_MAX一般要比想要采样的区间大一点，并且用边界力常数将采样控制在想要的区间里面

SIGMA是高斯峰的宽度，为什么会设成最大和最小值之差？

建议先把Plumed自带的教程看懂再跑实际的模拟

陈小宇 · 发表于 Post on 2022-8-10 11:25:30

fhh2626 发表于 2022-8-10 09:50
呃。。。不对啊
你跑metadynamics的话，在Plumed里面GRID_MIN和GRID_MAX一般要比想要采样的区间大一点， ...

谢谢老师，plumed自带的教程我做了，
GRID_MIN为the minimum value your CV can adopt；
GRID_MAX为the maximum value your CV can adopt；
SIGMA为width of the Gaussian，可以这样得到：0.5*unbiased range of variable, nm for distance & rad for angle，也有人解释为所选CV的标准差，SIGMA是根据哪个量来确定的呢
我计算的rmsd在0-1.2nm波动，那我选择GRID_MIN为0，GRID_MAX为1.5，SIGMA为0.3可以吗
麻烦老师了

yang001 · 发表于 Post on 2022-8-18 15:56:58

本帖最后由 yang001 于 2022-8-18 16:00 编辑

你好付老师，002_EulerTheta产生的Lowerboundary和Upperboundary应该是-10，10吗？为什么我的是25.5和45.5呢？是因为我选的不是蛋白质质心的缘故吗？我选的ligand的解离路线不是蛋白质心和ligan质心的连线
colvar {
name eulerTheta
customFunction asin(2 * (q1*q3-q4*q2)) * 180 / 3.1415926
width 1
Lowerboundary 25.5
Upperboundary 45.5

Daniel_Arndt · 发表于 Post on 2022-8-19 11:01:23

陈小宇发表于 2022-8-10 11:25
谢谢老师，plumed自带的教程我做了，
GRID_MIN为the minimum value your CV can adopt；
GRID_MAX为the ...

我有个问题，一般分子动力学软件里算RMSD都是Kabsch法，要用到矩阵的奇异值分解。这个方法的一个缺点就是很难求出RMSD关于原子的直角坐标的梯度。要求梯度的话，得用差分的办法。算RMSD还有另一个方法，就是四元数法，该方法很容易求出RMSD关于原子的直角坐标的梯度。但目前用四元数法的，并不多。好像就Stefan Grimme在GFN-xTB里面用过。Kabsch法，网上很容易找到资料。四元数法，可以看10.1080/08927029108022453和10.1107/S2053273320002648。你有没有具体查查，你的做法中，算RMSD用的是什么方法？

JAmChemSoc · 发表于 Post on 2022-10-12 11:35:03

付老师好，看到您的帖子，想向您请教一下。
我研究的内容是一个长链小分子，它完全穿过蛋白后，在膜中心横向运动。
我使用SMD获得反应坐标后，每隔1埃取一帧，进行伞形采样然后获得PMF。结果是当这个长链小分子的少部分原子还在蛋白中（没有完全解离），而大部分原子已经达到膜区域后，PMF值非常高。而实际上在该反应坐标下，小分子是可以自发解离到膜中的，应该有一个低能量。
针对我这个长链体系，采用伞形取样是不是不适用（这种情况下熵效应影响比较大？）？另外，有没有其它推荐的方法（比如SMD或者abf可以吗）？
感谢您的回复。

fhh2626 · 发表于 Post on 2022-10-12 12:01:48

JAmChemSoc 发表于 2022-10-12 11:35
付老师好，看到您的帖子，想向您请教一下。
我研究的内容是一个长链小分子，它完全穿过蛋白后，在膜中 ...

你这个本来就很难收敛吧，你要是喜欢US的话，可以用REUS试试

fhh2626 · 发表于 Post on 2022-10-12 12:03:03

Daniel_Arndt 发表于 2022-8-19 11:01
我有个问题，一般分子动力学软件里算RMSD都是Kabsch法，要用到矩阵的奇异值分解。这个方法的一个缺点就是 ...

Colvars用是四元数，Plumed比较新的版本应该也实现四元数了，不过算得似乎有点慢

Daniel_Arndt · 发表于 Post on 2022-10-12 13:31:55

fhh2626 发表于 2022-10-12 12:03
Colvars用是四元数，Plumed比较新的版本应该也实现四元数了，不过算得似乎有点慢

多谢付博士提醒！

JAmChemSoc · 发表于 Post on 2022-10-12 14:43:29

fhh2626 发表于 2022-10-12 12:01
你这个本来就很难收敛吧，你要是喜欢US的话，可以用REUS试试

我理解的伞形采样是通过换算分子在某一个反应坐标下停留的概率来获得PMF的，在同一个限制力下，在某个点停留的概率越大，则PMF值越低，反之越高。但是对我的体系而言，小分子可以从蛋白中自发地进入膜中，说明这是一个能量下降的过程（理论上PMF会是一个较低的点）。但是，由于热波动，小分子在膜中的某一个点停留的概率特别小，如果按照US的思路，这些点的PMF值会很大。这从理论上就是互相矛盾的，那也就是US这种方法不适合吧？
我也刚接触US不久，就是感觉好像US不适合我这个研究，不知道理解的对不对

fhh2626 · 发表于 Post on 2022-10-13 12:17:23

JAmChemSoc 发表于 2022-10-12 14:43
我理解的伞形采样是通过换算分子在某一个反应坐标下停留的概率来获得PMF的，在同一个限制力下，在某个 ...

你的理解是不对的，如果小分子在膜内更稳定，那US计算（收敛的情况下）的结果中那个地方PMF值就一定更低

JAmChemSoc · 发表于 Post on 2022-10-13 16:14:11

fhh2626 发表于 2022-10-13 12:17
你的理解是不对的，如果小分子在膜内更稳定，那US计算（收敛的情况下）的结果中那个地方PMF值就一定更低

多谢付老师回复，但是我还是有些疑惑。
小分子在膜内肯定是不稳定的（相对于在蛋白内），但是经典MD表明：从蛋白中运动到膜内的过程是一个自发过程，也就是是能量下降的过程。这不就矛盾了吗？

yang001 · 发表于 Post on 2022-10-13 18:42:50

本帖最后由 yang001 于 2022-10-14 11:01 编辑

你好，付老师，如果metadynamcis（不是meta-eabf，单纯的metadynamics）模拟过程中发现距离的CV设置的有些小了，可以增加CV的范围(同时成比例的增加grid_bin)接着原来的模拟继续进行吗？

fhh2626 · 发表于 Post on 2022-10-14 14:17:02

yang001 发表于 2022-10-13 18:42
你好，付老师，如果metadynamcis（不是meta-eabf，单纯的metadynamics）模拟过程中发现距离的CV设置的有些 ...

一维的话可以，你直接在后面重新跑个窗口，并且保证两窗口重叠就行，多维的有些麻烦

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