Занятие 5. Изучение работы методов контроля температуры в GROMACS

Главная
Изучение того, как реализован контроль температуры в молекулярной динамике на примере GROMACS. Объект исследования - одна молекула этана.

1.

Подготовка файла координат и файла топологии.
a) Файл box_38.gro с 38 молекулами этана.
Создала индекс файл.
make_ndx -f box_38.gro -o 1.ndx
После запуска команды появилось приглашение к вводу.
Выбрала остаток номер 1.
Появилась новая группа.
Создала gro файл с одной молекулой и задала ячейку.
При запуске ediconf выбрала номер соответствующей группе из одной молекулы.
editconf -f box_38.gro -o et1.gro -n 1.ndx
(задала ячейку и расположила молекулу по центру ячейку)
editconf -f et1.gro -o et.gro -d 2 -c
b)Построила файл топологии et.top для этана

2.

Даны 5 файлов с разными параметрами контроля температуры:
be.mdp - метод Берендсена для контроля температуры.
vr.mdp - метод "Velocity rescale" для контроля температуры.
nh.mdp - метод Нуза-Хувера для контроля температуры.
an.mdp - метод Андерсена для контроля температуры.
sd.mdp - метод стохастической молекулярной динамики.

3.

Сначала построила входные файлы для молекулярно-динамического движка mdrun с помощью grompp:
grompp -f ${i}.mdp -c et.gro -p et.top -o et_${i}.tpr
# где i: be,vr,nh,an,sd см. выше список mdp файлов

4.

Получилось 5 tpr файлов. Теперь для каждого из них запустила mdrun:
mdrun -deffnm et_${i} -v -nt 1

5.

Для каждой из 5 систем провела конвертацию в pdb и просмотрите в PyMol.
trjconv -f et_${i}.trr -s et_${i}.tpr -o et_${i}.pdb
Файлы в PyMol:
et_an.pdb:молекула колеблется относительно одного положения, незначительные колебания связей и углов, вращения нет.
et_be.pdb:сначала наблюдаются колебания связей, потом их вращение с увеличивающейся скоростью, молекула приходит в движение и начинает вращаться.
et_nh.pdb:наблюдается вращение метильных групп относительно С-С связи и небольшие колебания валентных углов.
et_sd.pdb:молекула спонтанно меняет конформацию и положение в пространстве.
et_vr.pdb:наблюдаются смены конформаций и колебания длин связей и валентных углов со значительной амплитудой, молекула большую часть времени находится в заторможенной конформации.

6.

Сравнила потенциальную энергию связи и кинетическую энергию для каждой из 5 систем.
g_energy -f et_${i}.edr -o et_${i}_en.xvg
Построила графики изменения энергий.

et_be_en.png

et_vr_en.png

et_nh_en.png

et_an_en.png

et_sd_en.png

7.

Рассмотрим распределение длинны связи С-С за время моделирования.
Сначала создала индекс файл с одной связью.
В текстовом редакторе создала файл b.ndx со следующим содержимым:
[ b ]
1 2
И запустила утилиту по анализу связей g_bond:
g_bond -f et_${i}.trr -s et_${i}.tpr -o bond_${i}.xvg -n b.ndx
Построила графики распределения длинн связей (Gnuplot).

bond_be.png

bond_vr.png

bond_nh.png

bond_an.png

bond_sd.png

8.

Учитывая форму распределения Больцмана и все наблюдения, думаю, что метод Velocity rescale позволяет наиболее реалистично поддерживать температуру в системе.