求助：复杂分子体系中二面角柔性扫描问题（涉及了簇模型、限制性优化、混合基组）

Eva_Winter

各位老师好，我想做蛋白-配体复合物中配体某一个二面角的柔性扫描，由于配体和蛋白有相互作用，且配体还与蛋白的一个氨基酸是共价连接的，因此不能把配体单独拿出来做。
图中是学习Sob老师说的方法从蛋白-配体复合物截取的一个簇模型，带绿色轮廓的部分是配体分子，带红色轮廓的是与配体相邻的氨基酸分子（其alphaC（也就是带蓝色轮廓原子）已经加H饱和并且固定）。
起初，在固定alphaC的情况下，先用xtb做了一次半经验优化（GFN2-xtb），再用Gaussian的混合基组做了一次优化（配体b3lyp/tzvp，氨基酸b3lyp/6-31g*）。
接着要对316-317-318-319二面角进行柔性扫描，先尝试用PM7，另外设了noatoms atoms=293-354,472-474，这样扫描过程只优化配体分子部分，相当于把周围的氨基酸分子都固定。我的计划是先粗扫一遍，再对每个扫描点进行高级别单点计算。
问题1：上面这种处理过程有没有什么问题或者不合理的地方？有没有其他更好的方法来处理这个场景？

目前柔性扫描还未完成一步，计算就出现以下错误
Iteration  1 RMS(Cart)=  0.00303035 RMS(Int)=  0.00324719
Iteration  2 RMS(Cart)=  0.00006475 RMS(Int)=  0.00324689
New curvilinear step failed, DQL= 3.39D-04 SP=-7.60D-04.
RedCar failed.
问题2：感觉报错跟分子结构有关，但是体系太大不知道从哪里着手修改.........请教各位老师有没有什么建议？【这里插一句，也尝试过对体系只固定alphaC进行柔性扫描，也报相同的错误】



抱歉不明白为啥图片(jpg，尺寸也不大)上传不了，只能压缩上传文件了(ps: 后经sob老师提醒，压缩了像素，成功贴上图，方便大家浏览)

sobereva

先把readopt及相关的去了，看能否跑起来几步，之后再说固定的事。或者通过诸如
4 F
8 F
...
这样只利用modredundant固定alpha碳再试
柔性扫描可以用loose收敛限充分节约时间

你的图都差不多600KB了，显然过大。像素高达5736*4569，贴的图哪用得着这么高的像素

Eva_Winter

sobereva 发表于 2023-8-31 00:23
先把readopt及相关的去了，看能否跑起来几步，之后再说固定的事。或者通过诸如
4 F
8 F

好的，非常感谢社长，我试试

Eva_Winter

sobereva 发表于 2023-8-31 00:23
先把readopt及相关的去了，看能否跑起来几步，之后再说固定的事。或者通过诸如
4 F
8 F

社长太厉害了，果然把readopt那些去掉，只用F来固定alphaC程序能跑下去。不过有了一个新问题，就是我这个柔性扫描怎么跑成了优化结构了？gaussview看数据是optimization的结果，没有scan的。麻烦社长给看一下谢谢

关键词# pm7 opt=(modredundant,loose) nosymm

输入文件最后部分：
H                  3.52221100   -8.81899200   -1.02872500
H                  5.92545900   -8.33430800   -3.58841300
H                  4.26662300   -7.73439100   -3.72586800
H                  5.33205100   -7.71241600   -5.13735600

  1 F
13 F
27 F
39 F
54 F
63 F
73 F
78 F
87 F
89 F
99 F
113 F
119 F
135 F
145 F
151 F
156 F
170 F
182 F
197 F
212 F
231 F
247 F
252 F
257 F
272 F
287 F
292 F
355 F
364 F
370 F

316 317 318 319 S 36 10.

sobereva

Eva_Winter 发表于 2023-8-31 15:10
社长太厉害了，果然把readopt那些去掉，只用F来固定alphaC程序能跑下去。不过有了一个新问题，就是我这个 ...

370 F后头别有空行，否则程序以为柔性扫描定义完毕了，直接当成限制性优化了

Eva_Winter

sobereva 发表于 2023-8-31 15:14
370 F后头别有空行，否则程序以为柔性扫描定义完毕了，直接当成限制性优化了

哦哦哦收到，谢谢社长

Eva_Winter

sobereva 发表于 2023-8-31 15:14
370 F后头别有空行，否则程序以为柔性扫描定义完毕了，直接当成限制性优化了

麻烦社长再问一下， 柔性扫描第一步尚未跑完，又报错了New curvilinear step not converged.  Error imposing constraints。是不是我这个原子太多，感觉很难不出错，调试结构还不知道从哪入手好。您有什么建议吗？

另外我考虑了一下是不是可以转变一下思路。
（1）xtb模拟大体系似乎出错率更低一些，之前看了您写的Gaussian和xtb联用搜索过渡态、产生IRC、做振动分析（http://sobereva.com/421），我就试了一下用来柔性扫描，关键词#P opt=(modredundant,loose) nosymm external='./xtb.sh'，xtb.sh里就执行xtb的地方改了一下yhrun -N1 -c28 -p TH_LONG xtb.....,最后结果出来变成了单点计算（输出有提示Optimization completed，应该是第一步就收敛了）。最主要是输出文件没有这句话“The following ModRedundant input section has been read:”，所以应该没有读到4楼我列出来的固定原子以及扫描二面角的语句。
想问一下老师，是不是Gaussian和xtb联用不能做柔性扫描？还是我的方法有误？

（2）我想把配体（图中带绿色轮廓）单独拿出来做柔性扫描，得到不同二面角下的结构后再放进去图中氨基酸构成的外壳内，再优化计算单点能。这个想法合理吗？我先尝试了一下可行性，问题在于扫描单独配体的二面角时，我并不想让图中左侧部分绿原子翻转（我用GROMACS+plumed模拟过这个蛋白-配体体系中配体二面角变化，发现由于蛋白对配体的作用，二面角变化时主要是右侧部分绿原子位置变化），那么问题就来了，我freeze左侧一个或者若干个重原子最后都会出现下面这样的错误。请问老师，这个方法还值得解决报错问题做下去吗？
New curvilinear step not converged.
Error imposing constraints
或者New curvilinear step failed, DQL= 2.36D-06 SP=-1.38D-02.
RedCar failed.

（3）还有一个想法，由于我用GROMACS+plumed已经获得了不同二面角下的配体结构，能不能把这些结构提取出来放到最初量化优化好的簇模型里面，替换原来的配体，然后优化，再计算不同二面角下的单点能呢？

不好意思问题有些多，希望老师有空时可以帮忙看一下，非常感谢

wzkchem5

Eva_Winter 发表于 2023-9-1 03:47
麻烦社长再问一下， 柔性扫描第一步尚未跑完，又报错了New curvilinear step not converged.  Error impo ...

可能是二面角步长太大，原子打架了
此外，如果高斯结合xtb总是优化不了的话，可以考虑用orca结合xtb，这样可以使用orca的L-Opt方法，出错概率低，每步优化所需时间快，虽然优化步数会偏多（因为是在笛卡尔坐标下优化的），但对于大体系半经验计算而言，节省的每步计算时间比优化步数变多导致多费的时间要多

Eva_Winter

wzkchem5 发表于 2023-9-4 00:42
可能是二面角步长太大，原子打架了
此外，如果高斯结合xtb总是优化不了的话，可以考虑用orca结合xtb，这 ...

好的，非常感谢。我先试试改小一点扫描步长，这里我只单独用了Gaussian柔性扫描。之前我试了用Gaussian+xtb做柔性扫描，发现程度没有读入二面角扫描以及固定原子的语句，也还不知道是为什么。
不行的话我再尝试下orca+xtb，主要还没用过orca，再次感谢。