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[GROMACS] 将GROMACS的原子电荷信息读入VMD的方法

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发表于 Post on 2017-3-27 07:58:17 | 显示全部楼层 Show all |阅读模式 Reading model
将GROMACS的原子电荷信息读入VMD的方法

文/Sobereva @北京科音
First release: 2017-Mar-27  Last update: 2022-Apr-12

VMD可以载入GROMACS的gro、trr、xtc文件,但不会载入速度、受力、电荷。以前写过怎么让VMD把GROMACS产生的速度和受力载入并绘制出来的博文:
《使VMD实时显示gromacs轨迹中原子的受力》(http://sobereva.com/36
《使VMD读入Gromacs产生的trr轨迹中速度信息的方法》(http://sobereva.com/117
有很多VMD里面的插件,比如显示偶极矩、计算静电势、绘制红外光谱的插件都依赖于原子电荷,有时候我们还需要编写依赖于原子电荷的脚本、使用依赖于原子电荷的选择语句,因此把GROMACS模拟时用的原子电荷载入VMD也是非常重要的,这里说说怎么做。

首先在这里下载笔者开发的gmxoutchg程序:http://sobereva.com/soft/gmxoutchg_1.1.rar
其中gmxoutchg.exe是Windows版可执行文件,没后缀的gmxoutchg是Linux下可执行文件,gmxoutchg.f90是源文件。经测试此程序兼容GROMACS 2016.1、2018.8和2019.3版,对其它版本兼容性未经测试。

tpr文件里蕴含了模拟所需的一切信息,包括原子电荷。用GROMACS里的dump命令将二进制的tpr文件转化成文本文件dump.txt,执行以下命令:
gmx dump -s test.tpr > dump.txt

然后将dump.txt放到gmxoutchg.exe所在目录下,运行gmxoutchg.exe,程序就会解析其中的数据,在当前目录下产生charge.txt。其中包含体系所有原子的原子电荷,顺序和结构文件里的原子顺序完全一致。其中第一列、第二列、第三列分别是原子电荷、分子序号、原子序号。

将charge.txt放到VMD目录后,在载入对应的结构/轨迹后,可以用以下tcl脚本将原子电荷从charge.txt中读入。

set sel [atomselect top all]
set natom [$sel num]
set rdchg [open "charge.txt" r]
set chglist {}
for {set iatm 0} {$iatm<=[expr $natom-1]} {incr iatm} {
gets $rdchg line
scan $line "%f" chg
lappend chglist $chg
}
$sel set charge $chglist
close $rdchg

如果想验证是否正确载入了,可以用[atomselect top all] get charge命令把所有原子的原子电荷输出出来(当然,也可以把all换成选择语句只输出指定部分的原子电荷)。

也可以将Coloring method设成Charge,直接从颜色上检验是否正确载入了。下面是乙醇盒子,在默认色彩刻度(RWB)下越红代表原子电荷越负,越蓝代表原子电荷越正。

1.png


顺带一提,对于一些体系通过恰当设定显示方式,可以令原子电荷分布一目了然。比如下图的分子,一个显示方式设为Licorice并且把键调细,另一个显示方式是CPK,把圆球调大,用透明材质,用charge来着色,效果挺不错。
2.png

有了原子电荷信息可以直接使用VMD的依赖于原子电荷的插件了,比如Extensions-Visualization-Dipole Moment Watcher可以观看基于原子电荷计算的偶极矩矢量,就是上图的红色箭头。

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发表于 Post on 2017-3-27 08:11:29 | 显示全部楼层 Show all
沙发是我的!

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发表于 Post on 2017-3-27 08:29:57 | 显示全部楼层 Show all
非常不错的脚本,显示方式也很nice顶

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发表于 Post on 2017-3-27 08:44:47 | 显示全部楼层 Show all
不错,谢谢分享

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发表于 Post on 2017-3-27 14:20:36 | 显示全部楼层 Show all
感谢sob老师,亲测GROMACS-4.6.7 可用。

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发表于 Post on 2017-3-28 17:11:43 | 显示全部楼层 Show all
以前我也用的这种方法

不过前不久在别的群里有人提了个更方便的方法
如果只是想要体系的电荷   gmx可以输出pqr格式文件
gmx editconf   -f a.tpr   -mead   a.pqr  
直接载入vmd就补上了电荷和半径

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2017-3-28 21:41:29 | 显示全部楼层 Show all
diaok 发表于 2017-3-28 17:11
以前我也用的这种方法

不过前不久在别的群里有人提了个更方便的方法


这样做的一个缺点是原子电荷保存精度太低,只有两位小数,整个分子所有原子电荷加和会往往能偏离整数不少(特别是进一步通过脚本计算静电作用能的话误差会较大)
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发表于 Post on 2017-3-30 11:09:56 | 显示全部楼层 Show all
sobereva 发表于 2017-3-28 21:41
这样做的一个缺点是原子电荷保存精度太低,只有两位小数,整个分子所有原子电荷加和会往往能偏离整数不 ...

的确是这样。。
这种方法只能用来初步可视化电荷的分布了

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发表于 Post on 2019-12-23 11:07:04 | 显示全部楼层 Show all
这个文件是不是能总IR振动分析?请问哪里有Gromacs做IR分析的案例?谢谢!

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2020-1-3 20:05:08 | 显示全部楼层 Show all
由于发现文中的gmxoutchg与gromacs 2019不兼容,今日更新了gmxoutchg 1.1版,对gmx 2019也支持了

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发表于 Post on 2020-6-11 17:04:48 | 显示全部楼层 Show all
sob老师您好,在默认色彩刻度(BWR)下越红代表原子电荷越负,越蓝代表原子电荷越正。这句感觉有误,因该是“默认色彩刻度(RWB)下越红代表原子电荷越负,越蓝代表原子电荷越正吧”

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2020-6-11 23:37:58 | 显示全部楼层 Show all
mol 发表于 2020-6-11 17:04
sob老师您好,在默认色彩刻度(BWR)下越红代表原子电荷越负,越蓝代表原子电荷越正。这句感觉有误,因该是“ ...

笔误,已改
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发表于 Post on 2022-1-5 09:35:28 | 显示全部楼层 Show all
早上测试了一下1.1版与gmx2020版的兼容情况,发现不兼容。
202201050935255800..png
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发表于 Post on 2022-8-27 11:36:40 | 显示全部楼层 Show all
uenh1998 发表于 2022-1-5 09:35
早上测试了一下1.1版与gmx2020版的兼容情况,发现不兼容。

我下载了1.1版本,也出现了您这种情况,以下是我调试结果和解决方法:
1. Error finding molblock的根本原因在于:gmx dump出来的文件编码格式不对,使得sob老师的代码读出来的都是乱码。所以我另存为了一下,使他变成UTF-8的格式,成功读取。
2. 代码有点小问题(或许是我误删除),源代码中,第一次使用maxtype时没有给他赋值,导致初始值时负数,因此需要加上一句赋值代码
202208271136312073..png

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发表于 Post on 2022-8-29 20:11:44 | 显示全部楼层 Show all
lishine 发表于 2022-8-27 11:36
我下载了1.1版本,也出现了您这种情况,以下是我调试结果和解决方法:
1. Error finding molblock的根本 ...

十分感谢您的指点!我试下!
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