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[交流] NAMD自学笔记：psf文件的生成以及conf文件的参数设定已有12人参与

NAMD自学笔记
一、NAMD中psf文件的生成
最近需要用到NAMD做一些分子模拟，主要是自己的蛋白结构的动力学模拟。当时看了NAMD官网上的tutorial，但还是有些东西不是很清楚，经过多次尝试和请教本站的大侠们终于有所认识，在此将一些目前教程中没有涉及的内容整理一下，期望给广大象我这样的初学者以帮助。

这里我们先说psf文件的生成：
通常pdb文件中包含水分子，教程上只是将蛋白提出来，而如果有其他金属离子则按教程的做法这些离子将不再包含在pdb文件中，所有第一步要仔细检查自己的目标蛋白文件。
我的做法：
1、先用别的软件将pdb文件中的水去掉。如果存在金属离子为单独的一条链，将金属离子合并到蛋白链，并修改其原子序号。
2、检查pdb文件中是否有非天然氨基酸：我的pdb文件中有几个MSE，先将其改为MET。
3、金属离子的立场文件中命名和常用的pdb文件不同：比如Ca在NAMD自带的tutorial的立场文件top_all27_prot_lipid.inp中为CAL，因此将vi修改pdb文件中的CA变为CAL。只用空格，pdb文件中各列的值有空格分隔，其详细格式请看http://blog.163.com/nm_myc_1013/ ... 455201331842724812/。
4、搞定pdb文件后，修改下教程中的pgn文件，

package require psfgen
topology top_all27_prot_lipid.inp
pdbalias residue HIS HSE
pdbalias atom ILE CD1 CD
segment U {pdb ubqp.pdb}
coordpdb ubqp.pdb U
guesscoord
writepdb ubq.pdb
writepsf ubq.psf

这里的ubqp 及输出的ubq改为自己的文件。

注意中文的教程里面：
“topology top all27_prot_lipid.inp”这一行有错误，应该是topology top_all27_prot_lipid.inp。立场文件名有错误，（小生一开始没发现，整了好多次才注意到）。

Source name.pgn 生成所需的pdb及psf文件。

如果错误可能是工作目录不对，请CD到对应目录再重新运行。

这里顺便提一下NAMD的安装和编译，在下载NAMD的时候有个安装教程里面的东西很多，试着按照那个readme安装，老出现错误，后来发现里面有个smart-install.pl(忘了可能是smart-config.pl)可以根据提示进行charmm的安装和编译。其他按说明来就可以。

二、蛋白的溶剂化及相关conf文件的参数设定。
这里我们主要讲water box
按照NAMD提供的教程生成蛋白的溶剂化模型。得到protein_wb.pdb以及protein_wb.psf。
然后确定次立方体系的边长 a b c以及中心xyz坐标。
根据教程来就可以
set everyone [atomselect top all]
measure minmax $everyone
measure center $everyone

边长有xyz坐标的最大值和最小值计算得到。
比如我的系统中边长分别为 73.1 69.1 72.2
这个边长在conf文中用到，这里是我的理解：
在conf文件中下面部分的参数用到：

# Periodic Boundary Conditions
cellBasisVector1 74.0 0.0  0.0
cellBasisVector2    0.0  70.0 0.0
cellBasisVector3    0.0 0 73.0
cellOrigin       24.3 59.8  32.6
其中 cellBasisVector123的值应该比3个边长稍大一点就可以。不知道自己的理解是否正确，但可以运行，且结果也可以。
蛋白溶剂化后可以添加对抗离子，采用VMD-Extention-modeling-add ions 添加0.145mol/L的 NaCl。
后面附conf文件一些参数的说明和修改情况：
# Integrator Parameters
timestep          2.0  ;# 2fs/step
rigidBonds       all  ;# needed for 2fs steps
nonbondedFreq    1
fullElectFrequency  2
stepspercycle    10
#这个后面3个参数改大一些可以节省计算时间，但是我尝试了一下修改为100 200 1000是发生错误，后来一想干脆就安教程中的数据来。可能改为10 20 100可以，但后面最小化的步骤必学是stepspercycle  的整数倍。

# PME (for full-system periodic electrostatics)
PME                yes
PMEGridSpacing    1.0

#manual grid definition
#PMEGridSizeX       75
#PMEGridSizeY       72
#PMEGridSizeZ       75
这里的自定义PMEGrid的大小，教程中说这三个数的值最好是2,3,5的指数倍。不是很懂，干脆就不自己定义了。

# Output
outputName       $outputname

restartfreq       500    ;# 500steps = every 1ps
dcdfreq          250
xstFreq          250
outputEnergies    100
outputPressure    100
这里输出频率问题很多：按照这个数值输出文件尤其是.dcd文件很大，想改一下跑5ns将这些值改为10000，但结果中蛋白各原子的位置出现错误，好像就是立场错误的样子。将其值改为1000后结果正常。

#############################################################
## EXECUTION SCRIPT                                     ##
#############################################################

# Minimization
minimize          1000
#最小化步骤自己写了3000但发现好只跑到1100多就停止了后面的动力学模拟就不跑了。改为1000后正常。
reinitvels       $temperature

run 2500000 ;# 5ns

三、中断的NAMD如何续跑：

修改.conf

#############################################################
## ADJUSTABLE PARAMETERS                                  ##
#############################################################

structure       ../MD/tse_ion.psf
coordinates       ../MD/tse_ion.pdb

set previou tse_ion_eq #添加的内容
set current tse_ion_rest #添加的内容这2个可能并不需要
set temperature 310

set outputname    tse_ion_rest #重新计算后输出到新的文件中
bincoordinates ../MD/tse_ion_eq.restart.coor
binvelocities ../MD/tse_ion_eq.restart.vel
extendedSystem ../MD/tse_ion_eq.restart.xsc
#上面3条为需要添加参数。
firsttimestep    301000 #restart from 301000 step

#############################################################
## SIMULATION PARAMETERS                                  ##
#############################################################

# Input
paraTypeCharmm       on
parameters       ../MD/par_all27_prot_lipid.inp
# temperature       $temperature
温度不需要这里需要注释掉即前面加个#号。

#############################################################
## EXECUTION SCRIPT                                     ##
#############################################################

# Minimization
# minimize          1000
# reinitvels       $temperature
最小化也不需要这2个参数都加上#

run 2500000 ;# 5ns

现在我用的和遇到的就这么多。现在基本上可以进行NAMD的动力学模拟了，期望这些能让一些人少走一些弯路。

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