При моделировании и анализе молекулярной динамики решающее значение имеет понимание конформационных изменений и динамики молекул. Двугранные углы играют существенную роль в характеристике крутильных движений молекул. cpptraj — мощный инструмент, широко используемый для анализа траекторий в вычислительной химии. В этой статье блога мы рассмотрим различные методы двугранного анализа с использованием cpptraj, приведя примеры кода для каждого метода.

Метод 1: расчет двугранных углов для одного кадра:
Чтобы рассчитать двугранный угол между четырьмя атомами (A, B, C, D) в одном кадре, вы можете использовать следующую команду cpptraj:

parm my_topology.prmtop
trajin my_trajectory.nc
dihedral dih_angle :A@atom1 :B@atom2 :C@atom3 :D@atom4 out angle.dat

Здесь my_topology.prmtop— файл топологии, my_trajectory.nc— файл траектории и atom1, atom2, atom3, atom4представляют собой имена атомов в соответствующих остатках.

Метод 2: расчет двугранных углов для нескольких кадров:
Чтобы рассчитать двугранные углы для нескольких кадров траектории, используйте следующую команду cpptraj:

parm my_topology.prmtop
trajin my_trajectory.nc
reference my_reference.pdb
dihedral dih_angle :A@atom1 :B@atom2 :C@atom3 :D@atom4 out angle.dat
run

Здесь my_reference.pdb— ссылочная структура, используемая для выравнивания.

Метод 3: расчет профилей двугранного угла:
Чтобы рассчитать профили двугранного угла для диапазона остатков на всей траектории, используйте следующую команду cpptraj:

parm my_topology.prmtop
trajin my_trajectory.nc
dihedral dih_angle profile :A@atom1 :B@atom2 :C@atom3 :D@atom4 out angle_profile.dat

Этот метод генерирует профиль двугранных углов для каждого остатка.

Метод 4. Анализ распределения двугранных углов:
Чтобы проанализировать распределение двугранных углов с течением времени, используйте следующую команду cpptraj:

parm my_topology.prmtop
trajin my_trajectory.nc
dihedral dih_angle :A@atom1 :B@atom2 :C@atom3 :D@atom4 out angle.dat
histogram angle.dat bins 100 out angle_distribution.dat

Этот метод вычисляет частоту двугранных углов и создает гистограмму.

Метод 5: расчет RMSD двугранного угла:
Чтобы вычислить среднеквадратичное отклонение (RMSD) двугранных углов между двумя траекториями, используйте следующую команду cpptraj:

parm my_topology.prmtop
trajin trajectory1.nc
reference trajectory2.pdb
dihedral dih_angle :A@atom1 :B@atom2 :C@atom3 :D@atom4 out angle_traj1.dat
run
trajin trajectory2.nc
reference trajectory1.pdb
dihedral dih_angle :A@atom1 :B@atom2 :C@atom3 :D@atom4 out angle_traj2.dat
run
rms angle_traj1.dat angle_traj2.dat out rmsd.dat

Этот метод вычисляет среднеквадратичное отклонение двугранных углов между двумя траекториями.

cpptraj предоставляет широкий спектр методов двугранного анализа, позволяющих исследователям получить представление о конформационной динамике молекул. В этой статье мы исследовали различные методы, включая расчет двугранных углов для одного и нескольких кадров, создание угловых профилей, анализ распределений и расчет RMSD. cpptraj – универсальный инструмент, который помогает понять поведение молекул и может применяться в различных областях вычислительной химии.