本帖最后由 欢乐多 于 2023-11-13 13:44 编辑
Windows系统Gromacs对有机小分子进行分子动力学构象搜索
前言
之前笔者在chatGPT的帮助下，设计了一套计算复杂天然产物NMR和ECD的脚本，参看博文和视频讲解《chatGPT辅助生成molclus懒人脚本：一键完成对复杂天然产物NMR和ECD计算》
由于该博文需要提供traj.xyz输入文件，因此笔者有必要说一下如何在常用windows系统上获得该文件，B站还有视频讲解
还请多多指教，批评指正。
1. Gromacs和VMD在Windows系统上的安装
参考社长大人Sobereva老师博文《GROMACS的原生Windows版的编译和安装方法（支持GPU加速）》
Gromacs程序2018.8 CPU版，AVX指令集（15 MB）下载地址：http://sobereva.com/soft/gmx/gmx2018.8_AVX_win64.rar
解压之后，添加系统环境变量。对于Win10来说，如果预编译版GROMACS压缩包解压到了D:\gmx2018.8，进入“控制面板”-“系统”-“关于”，选择“高级系统设置”，在“高级”标签页里选择“环境变量”，在“xxx的用户变量”下面选择Path变量，点击“编辑”，在“变量值”文本框最后加上一个分号，然后再写上GROMACS目录的bin子目录的路径，比如;D:\gmx2018.8\bin\。之后进入Windows的cmd命令行窗口，输入gmx --version命令的时候就应该出现相关提示信息了，此时就可以像Linux版一样照常使用了。
VMD下载地址见：https://www.ks.uiuc.edu/Developm ... cgi?PackageName=VMD
下载 Windows 64-bit的文件，安装即用。
2. Gromacs的相关输入文件制作
在ATB官网（https://atb.uq.edu.au/）上用学校邮箱注册自己账户，在submit处提交自己的分子结构
电荷是0，选择chemdraw3D保存的pdb文件即可，下一步提交，网站构建拓扑文件完成后，将发邮件通知。
之后进入以下界面提取所需文件。
我们需要1，2，3处的文件
1是生成的拓扑文件.itp，2是网站优化后的.pdb文件，3是对应拓扑的力场文件。
打开IPT file，将会看到下图，4即是文件名。
- 将1和2文件分别保存成4处名字的相应文件，本例即SMJF.itp和SMJF.pdb。
- 3文件解压至D:\gmx2018.8\share\gromacs\top\文件夹中，即得到D:\gmx2018.8\share\gromacs\top\gromos54a7_atb.ff文件。
- 并且将SMJF.itp放进gromos54a7_atb.ff文件中。
3. 修改Gromacs相关的运行文件
- 将SMJF.pdb放入01_md_gmx文件夹中，
4. Gromacs运行
因此每次运行前确保如下三个文件：
md.mdp
SMJF.pdb
system.top
在当前文件夹下，打开命令行窗口，运行以下命令：
- gmx insert-molecules -box 3 3 3 -ci SMJF.pdb -o SMJF_box.gro -nmol 1
- gmx editconf -f SMJF_box.gro -o SMJF_box2.gro -d 2
- gmx grompp -f md.mdp -c SMJF_box2.gro -p system.top -o md1.tpr
- gmx mdrun -v -deffnm md1
更简洁的一种做法，将以上命令写成.bat文件，将SMJF等文件名换成自己的文件名，双击运行，就开始构象搜索了。
运行完成输出以下文件
md1.xtc
PZPZ_box2.gro
等文件
5. Gromacs构象搜索结果处理
打开VMD，载入PZPZ_box2.gro，在VMD main界面—file—load data into molecule—Browse—选择md1.xtc
载入构象搜索的运动轨迹之后。在VMD main界面—file—save coordinates，选择.xyz格式文件。将轨迹保存成traj.xyz。由此我们得到traj.xyz文件。
6. Gromacs分子动力学构象搜索细节
对md.mdp中动力学模拟步长和温度调节，使得模拟更充分，尽可能获得较为全面的构象。
nsteps = 500000
annealing_temp = 0 300
调节好步长和温度后，再次运行，模拟结束，要观察结构是否变形，一般认为温度高一些获得构象更为充分，但是如果温度设置过高，结构将会裂解。
请自己掌握好温度和步长的设定。
总之，在计算化学探索的过程中，得到很多人的帮助和支持，在此表示最诚挚的感谢和敬意。如果大家想更多了解用Gromacs进行分子动力学的构象搜索，强烈推荐您参加计算化学公社社长大人Sobereva博士举办的分子动力学培训班，以便更加全面，深入，具体的了解分子动力学。由于本人非计算机出身，才疏学浅，博文中难免有错误，请各位多多指教，谢谢大家！
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发表于 Post on 2023-11-13 11:36:30
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