В области вычислительной химии и молекулярной динамики среднеквадратичное отклонение (RMSD) является широко используемым показателем для измерения сходства между двумя молекулярными структурами. cpptraj — мощный программный инструмент, обычно используемый для анализа траекторий молекулярной динамики. В этой статье блога мы рассмотрим несколько методов расчета RMSD со ссылочной структурой с использованием cpptraj, приведя примеры кода для каждого метода.

Метод 1: единая опорная структура
Самый простой метод включает в себя вычисление RMSD каждого кадра траектории относительно одной опорной структуры. Вот пример команды cpptraj:

parm input.prmtop
reference reference.pdb
rms reference out rmsd.dat
run

При этом будет рассчитано RMSD каждого кадра траектории (указанной input.prmtop) относительно эталонной структуры (reference.pdb) и сохранены результаты в rmsd.dat.

Метод 2: несколько эталонных структур
Иногда желательно рассчитать RMSD с использованием нескольких эталонных структур, таких как ансамбль структур или репрезентативных конформаций. cpptraj предоставляет возможность указать несколько ссылочных структур с помощью команды reference. Вот пример:

parm input.prmtop
reference reference1.pdb
reference reference2.pdb
rms reference out rmsd.dat
run

При этом будет рассчитано RMSD каждого кадра траектории относительно reference1.pdbи reference2.pdbи сохранены результаты в rmsd.dat.

Метод 3: Выравнивание структур
В некоторых случаях может потребоваться выполнить структурное выравнивание перед расчетом RMSD. cpptraj предлагает команду crdactionдля выполнения структурного выравнивания на основе ссылочной структуры. Вот пример:

parm input.prmtop
reference reference.pdb
crdaction reference rms ref_rmsd.dat
run

Эта команда выравнивает каждый кадр траектории по эталонной структуре и вычисляет RMSD. Результаты сохраняются в ref_rmsd.dat.

Метод 4: наложение и расчет RMSD
cpptraj также предоставляет команду superposeдля наложения кадров траектории на опорную структуру перед вычислением RMSD. Вот пример:

parm input.prmtop
reference reference.pdb
superpose reference out superposed.pdb
rms reference out rmsd.dat
run

Эта команда накладывает каждый кадр на опорную структуру и сохраняет наложенную траекторию в superposed.pdb. Затем он вычисляет RMSD каждого кадра относительно эталонной структуры и сохраняет результаты в rmsd.dat.

cpptraj предлагает несколько методов расчета RMSD с эталонной структурой, обеспечивая гибкость и универсальность для анализа траекторий молекулярной динамики. Используя эти методы, исследователи могут получить ценную информацию о структурной динамике биомолекул. Независимо от того, используете ли вы одну эталонную структуру или несколько структур, выровненных или наложенных друг на друга, cpptraj обеспечивает эффективные и точные расчеты RMSD в различных приложениях биоинформатики и вычислительной химии.