Молекулярная динамика белков и пептидов
Методическое пособие
2.3.2. Извлечение данных из траектории. Их обработка с помощью пакета Matlab.
Использование утилиты trjdump.exe. Формат файла trjdump.batch
В процессе расчёта траектории все координаты и значения энергий записываются в траекторный файл с расширением trj. Для того чтобы извлечь данные непосредственно из траектории, используется утилита trjdump.exe. Данные, которые необходимо извлечь, определяются в файле trjdump.batch. По умолчанию этот файл содержит следующую информацию:
;This is batch file for TrjDump utility for processing the MoDyp trajectory files .............................................................................. dump ../modyp.wrk/examples/pept/pept.trj into test.txt every 1 record .............................................................................. colomn time like .3f .............................................................................. ;colomn coord 1 X like +.3f ;colomn coord 1 Y like +.3f ;colomn coord 1 Z like +.3f .............................................................................. ;colomn vector 1 2 X like +.3f ;colomn vector 1 2 Y like +.3f ;colomn vector 1 2 Z like +.3f .............................................................................. ;colomn distance 1 2 like .3f .............................................................................. ;colomn angle 1 2 3 deg like .2f .............................................................................. colomn torsion 5 7 9 11 rad like .2f .............................................................................. ;colomn energy kinetic .............................................................................. ;colomn energy potential .............................................................................. ;colomn energy total .............................................................................. endump
Строки, которые не будут обрабатываться, закомментированы точкой с запятой.
DUMP – команда извлечения данных из траектории:
| Название файла с траекторией и путь к файлу (путь не нужен, если запуск trjdump производится из той же директории) | ../modyp.wrk/examples/pept/pept.trj |
| Конечный файл с результатом | test.txt |
| Шаг извлечения информации из траектории | every 1 record |
COLOMN – задание типов данных, которые нужно получить:
| Время | time |
| Координата X, вместо цифры 1 указать нужный номер атома | coord 1 X |
| Координата Y, указать номер атома | coord 1 Y |
| Координата Z, указать номер атома | coord 1 Z |
| Проекция вектора на ось X, вместо цифр 1 и 2 указать номера двух атомов | vector 1 2 X |
| Расстояние между двумя атомами, вместо цифр 1 и 2 указать номера двух атомов | distance 1 2 |
| Валентный угол, вместо цифр 1, 2 и 3 указать номера трёх атомов | angle 1 2 3 |
| Двугранный угол, вместо цифр 5, 7, 9 и 11 указать номера четырёх атомов | torsion 5 7 9 11 |
| Кинетическая энергия | energy kinetic |
| Потенциальная энергия | energy potential |
| Полная энергия | energy total |
Запуск программы осуществляется из командной строки:
trjdump.exe_trjdump.batch
Для обработки результатов в Matlab с помощью имеющихся программ в первой колонке конечного файла должно быть время. В остальных колонках должна содержаться информация об одной из характеристик. То есть, если нужно узнать координаты атомов, то для каждого атома создаётся отдельный файл, содержащий четыре колонки – время и координату по трём осям. Чтобы запустить trjdump.exe один раз и сохранить сразу несколько файлов, можно в файле trjdump.batch создать несколько последовательных блоков dump:enddump.
Построение графиков по данным, полученным с использованием trjdump.exe
Для построения графиков автокорреляционной функции используется утилита autocorf.m. Для кросскорреляционной функции – crosscorf.m. Их запуск в рабочем окне Matlab:
autocorf('dannye.dat',tau,step)
Здесь dannye.dat – название файла с данными. Для автокорреляционной функции он должен содержать две колонки – время и значение торсионного угла. Для кросскорреляционной функции – время и значения двух торсионных углов. Максимальное время расчёта корреляции задаётся с помощью tau. Step – через какое число шагов выбирать информацию из файла dannye.dat.
Двумерные графики строятся с помощью plot_map.m. В файле с данными должна быть информация о времени и значениях двух торсионных углов.
На Рис. 30 представлены результаты построения двумерного распределения по расстояниям. По оси X отложены расстояния между атомом кислорода ацетила и водорода N-метиламина. По оси Y – расстояния между атомами кислорода и водорода в аргинине. Использовалась утилита plot_dist2D.m. Также нужны файлы minusgray.m и loadstatdist.m.
Рис. 30. Двумерное распределение по расстояниям между атомами водорода и кислорода в монопептиде аргинине.
Для сравнения расстояний у нескольких объектов, удобно использовать также одномерные распределения. Для анализа степени образования водородных связей в различных растворителях (Рис. 31) используется файл plot_dist.m совместно с minusgray.m и loadstatdist.m.
Рис. 31. Одномерное распределение по расстояниям между атомами кислорода и водорода для монопептида аспарагина в различных растворителях.
