TSM Modelování molekulárních struktur -1Petr Kulhánek kulhanek@chemi.muni.cz Národní centrum pro výzkum biomolekul, Přírodovědecká fakulta Masarykova univerzita, Kotlářská 2, CZ-61137 Brno Referenční manuál - VMD TSM Modelování molekulárních struktur TSM Modelování molekulárních struktur -2- VMD http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/ Program pro vizualizaci molekul. Po bezplatné registraci dostupný pro MS Windows a Linux. TSM Modelování molekulárních struktur -3Program VMD Program slouží k vizualizaci (bio)molekul a k analýze výsledků molekulárně dynamických simulací. Program je volně dostupný (vyžaduje registraci) a je dostupný i pro operační systém MS Windows. http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/ Spuštění programu: $ module add vmd $ vmd TSM Modelování molekulárních struktur -4Vizualizace optimalizace geometrie Do programu načteme xyz trajektorii (průběh optimalizace) vyextrahovanou skriptem extract-gopt-xyz z modulu qmutil. počet optimalizačních kroků přesouvání mezi jednotlivými geometriemi TSM Modelování molekulárních struktur -5Volumetrická data TSM Modelování molekulárních struktur -6Vytvoření volumetrických dat Volumetrické data (cube soubory) je možné vytvořit programem cubegen z formátovaného checkpointu, což je soubor obsahující vlnovou funkci (resp. rozvojové koeficienty). Postup: 1) příprava formátovaného checkpointu 2) výpočet volumetrických dat 1) elektronová hustota 1) elektrostatický potenciál $ formchk input.chk input.fchk $ cubegen 0 Density=SCF input.fchk density.cube 0 $ cubegen 0 Potential=SCF input.fchk potential.cube 0 Dokumentace: http://gaussian.com/g_tech/g_ur/u_formchk.htm http://gaussian.com/g_tech/g_ur/u_cubegen.htm vstupní soubor z QM výpočtu výstupní soubory pro vizualizaci formchk a cubegen jsou z modulu gaussian. TSM Modelování molekulárních struktur -7Úprava cube souborů Program VMD neumí načítat cube soubory vytvořené v nové verzi programu gaussian. Soubory je nutné nejdříve manuálně upravit. Soubor se otevře v textovém editoru a provedete se editace dle níže uvedených instrukcí. 127 -11.006092 -16.572305 -18.256495 1 107 0.333333 0.000000 0.000000 105 0.000000 0.333333 0.000000 111 0.000000 0.000000 0.333333 6 6.000000 -3.555456 -1.551346 7.591081 1 1.000000 -3.536611 -2.249523 9.541648 1 1.000000 -5.484607 -1.320526 6.909884 7 7.000000 -2.375503 0.944071 7.576727 . ........ ......... ........ ........ toto číslo je nutné vymazat, zbytek souboru musí zůstat nezměněn TSM Modelování molekulárních struktur -8Vizualizace volumetrických dat Volumetrické data (cube soubory vytvořené programem cubegen) lze načíst přímo do programu vmd. Ve výchozí vizualizaci se zobrazí molekula v čárovém modelu bez volumetrických dat. Volumetrická data lze zobrazit jako (Representations): • isoplochu (isosurface) • řez (volumeslice) Mapování elektrostatického potenciálu na isoplochu elektronové hustoty: 1) načteme hustotu a elektrostatický potenciál do jedné molekuly 2) zobrazíme isoplochu elektronové hustoty 3) pro isoplochu zvolíme vybarvení (Coloring Method) podle volumetrických dat (Volume) - zvolíme elektrostatický potenciál, škála barev se nastavuje na záložce Trajectory (Color Scale Data Range) TSM Modelování molekulárních struktur -9Grafické reprezentace TSM Modelování molekulárních struktur -10Program VMD – změna modelů Representation dvojklik na řádek deaktivuje grafickou reprezentaci TSM Modelování molekulárních struktur -11Program VMD – změna modelů Selekce (volba, maska) části molekuly: protein – zvolí všechny aminokyseliny water – zvolí všechny molekuly vody chain X – zvolí řetezec X resname X – zvolí residuum s názvem X resid X – zvolí residuum s číslem X within 5 of Y – zvolí všechny atomy, které jsou vzdálené 5 Å od atomů v masce Y not hydrogens - nezobrazuj atomy vodíků Příklady: chain A chain A B C resname ASP GLU resid 1 resid 1 to 100 within 6 of resid 100 residuum muže být aminokyselina, ligand, či část ligandu TSM Modelování molekulárních struktur -12- Trajektorie TSM Modelování molekulárních struktur -13Analýza trajektorií před a po odstranění translačně rotačních pohybů začátek konec každý desátý snímek počet snímků v trajektorii posuv mezi snímky trajektorie TSM Modelování molekulárních struktur -14Odstranění TR pohybů Změnit na „all“ (všechny atomy), nebo na část molekuly, kterou u které chceme provést superimpozici Odstraní translačně-rotační pohyb zvolených atomů Při vyhodnocování průběhu trajektorií je vhodné odstranit translačně-rotační (TR) pohyb celé soustavy. Usnadní se tak vizuální analýza pohybů. TSM Modelování molekulárních struktur -15- Měření pokud máme načtenou trajektorii, zobrazí časový průběh měřené vzdálenosti TSM Modelování molekulárních struktur -16Histogramová analýza Uložit na disk jako textový soubor. Soubor (např. distance.txt) obsahuje dva sloupce: číslo snímku a naměřenou hodnotu. $ module add cats $ histogram -c 2 distance.txt distance.hist další nastavení programu histogram, viz: $ histogram -h analyzuj druhy sloupec, tj. měřenou hodnotu