2024年3月14日发(作者：)

GROMACS教程

第一步：准备拓扑

by@杂草一族

——幼儿梦想追

求中。

一些GROMACS基础知识

随着版本5.0的GROMACS的发布，所有的工具本质上是二进制名为“gmx”的模块。这与以前的版

本不同，其中每个工具都被调用为自己的命令。在5.0中，这仍然通过符号链接工作，但是在将来

版本中将会消失，所以最好习惯于新的做事方式。要获取有关任何GROMACS模块的帮助信息，

您可以调用以下任一命令：

gmx help (module)

或者

gmx (module) -h

其中（module）被您想要发出的命令的实际名称所替代。信息将打印到终端，包括可用的算法，

选项，所需的文件格式，已知的错误和限制等。对于GROMACS的新用户，调用常用命令的帮助

信息是了解每个命令可以执行的一个很好的方法。现在，到有趣的东西！

溶菌酶教程

我们必须下载我们将要工作的蛋白质结构文件。在本教程中，我们将使用鸡蛋白溶菌酶（PDB代

码1AKI）。转到RCSB网站并下载PDB文本的晶体结构。

下载结构后，您可以使用VMD，Chimera，PyMOL等查看程序来可视化结构。一旦看到分子，您

将要去除晶体水域。使用纯文本编辑器，如vi，emacs（Linux / Mac）或记事本（Windows）。

不要使用文字处理软件！删除与这些分子对应的行（PDB文件中的残基“HOH”）。注意，这种方

法不是普遍适用的（即，结合的活性位点水分子的情况）。对于我们这里的意图，我们不需要水

晶。

请务必检查您的.pdb文件中的评论MISSING中列出的条目，因为这些条目表示不存在于晶体结构

中的原子或全部残基。终端区域可能不存在，并且可能不存在动态问题。不完整的内部序列或任

何具有缺失原子的氨基酸残基将导致pdb2gmx失败。这些缺失的原子/残基必须使用其他软件包进

行建模。还要注意，pdb2gmx不是魔术。它不能为任意分子产生拓扑，只是由力场定义的残基

（在* .rtp文件中 ­ 通常是蛋白质，核酸和非常有限量的辅因子，如NAD（H）和ATP）。

现在晶体水已经消失了，我们已经证实了所有必需的原子存在，PDB文件应该只包含蛋白质原

子，并准备输入到第一个GROMACS模块pdb2gmx。pdb2gmx的目的是生成三个文件：

1.分子的拓扑结构。

2.一个位置限制文件。

3.后处理结构文件。

拓扑（默认情况下为）包含在模拟中定义分子所需的所有信息。该信息包括非键合参数

（原子类型和电荷）以及键合参数（键，角度和二维）。一旦生成了拓扑结构，我们就会详细的

看一下拓扑。

通过发出以下命令执行pdb2gmx：

gmx pdb2gmx -f -o 1AKI_ -water spce

结构将由pdb2gmx处理，您将被提示选择强制字段：

选择力场：

从'/ usr / local / gromacs / share / gromacs / top'：

1：AMBER03蛋白，核酸AMBER94（Duan等人，.24,1999-2012,2003）

2：AMBER94力场（Cornell等人，JACS 117,5179-5197,1995）

3：AMBER96蛋白，核酸AMBER94（Kollman等人，.29,461-469,1996）

4：AMBER99蛋白，核酸AMBER94（Wang等人，.21,109-1074,2000）

5：AMBER99SB蛋白，核酸AMBER94（Hornak等人，Proteins 65,712-725,2006）

6：AMBER99SB-ILDN蛋白，核酸AMBER94（Lindorff-Larsen等人，Proteins 78,250-58,2010）

7：AMBERGS力场（Garcia＆Sanbonmatsu，PNAS 99,2782-2787,2002）

8：CHARMM27全原子力场（CHARM22 plus CMAP for proteins）

9：GROMOS96 43a1力场

10：GROMOS96 43a2力场（改进的烷烃二面体）

11：GROMOS96 45a3力场（Schuler JCC 2001 22 1205）

12：GROMOS96 53a5力场（JCC 2004 vol 25 pag 1656）

13：GROMOS96 53a6力场（JCC 2004 vol 25 pag 1656）

14：GROMOS96 54a7力场（s.J。（2011），40 ,, 843-856，DOI：10.1007 / s00249-011-0700-9）

15：OPLS-AA / L全原子力场（2001氨基酸二面体）

强制字段将包含将写入拓扑的信息。这是非常重要的选择！你应该总是仔细阅读每个力场，并决

定最适合你的情况。对于本教程，我们将使用全原子OPLS强制字段，因此在命令提示符下键入

15，后跟“Enter”。

还有许多其他可以传递给pdb2gmx的选项。一些常用的列出在这里：

成功的路上并不拥挤，因为坚持的人不多！

­ignh：忽略PDB文件中的H原子; 特别适用于NMR结构。否则，如果存在H原子，则它们必须

在GROMACS期望它们的力场如何确定。存在不同的约定，所以处理H原子偶尔会头疼！如

果您需要保留初始H坐标，但是需要重命名，那么Linux sed命令是您的朋友。

­ter：交互地分配N和C末端的电荷状态。

­inter：交互指定Glu，Asp，Lys，Arg和His的电荷状态; 选择哪个Cys参与二硫键。

您现在已经生成了三个新文件：1AKI_，和。1AKI_

是GROMACS格式的结构文件，其中包含在力场内定义的所有原子（即，H原子已添加到蛋白质

中的氨基酸）。文件是系统拓扑（一分钟后更多）。文件包含用于限制重原子位

置的信息（稍后再说）。

最后一点：许多用户认为.gro文件是强制性的。 这是不正确的。GROMACS可以处理许多不同的

文件格式，而.gro只是编写坐标文件的命令的默认格式。它是一种非常紧凑的格式，但精度有限。

如果您喜欢使用PDB格式，您需要做的就是使用.pdb扩展名指定适当的文件名作为输出。

pdb2gmx的目的是产生强制场符合拓扑; 输出结构很大程度上是这个目的的副作用，用于方便用

户。

格式可以是您喜欢的任何内容（请参阅GROMACS手册以了解不同格式）。

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