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javacfish

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[资源] 教程-使用MolCal计算蛋白质-纳米管的半径

大家好，

今天介绍一款软件MolCal (https://molgridcal.codeplex.com), 它可以用来测量蛋白和纳米管的通道半径。
首先，第一步下载所需要的软件：

1.    MolCal (https://molgridcal.codeplex.com), 测量水通道半径
2.    J2SE JDK (http://www.oracle.com/technetwor ... ownloads/index.html)，用来创建JAVA运行的环境，下载后直接安装即可。
3.    VMD (http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/),显示和分析计算的结果。
其次，从https://molgridcal.codeplex.com/上从“Tutorial Part”部分下载这次例子的文件“Tutorial_Files”，打开文件，会发现它有3个文件夹：GramicidinA, KcsA and nano。分别代表三个例子。下面我们开始第一个例子：

1.    第一个例子：计算Gramicidin A的半径
      1)    由于同样的原子有不同的原子类型，而不同的原子类型又对应着不同的范德华半径，所以MolCal在计算孔道半径的时候，除了需要原来的.pdb文件以外还要生成.psf文件，如果你熟悉VMD话，通过VMD的官方教程就可以生成所需要的psf文件。见http://www.ks.uiuc.edu/Training/ ... nix-html/index.html。如果你不熟悉VMD，可以使用CHARMM-GUI在线自动生成PSF文件，登录CHARMM-GUI： http://www.charmm-gui.org/input/membrane。你可以通过4步操作就可以完成psf文件的生成，下载xplor格式的PSF文件，如图1。

图1

2)    当生成完psf文件之后，下面一步就是配置MolCal运行的参数，打开教程中的“parameter.dat”，下面对每一行参数进行了解释：
###############################################################
module channel  // 调用MolCal计算孔道半径的模块
pdbpath 1JNO.pdb // PDB文件所在的路径
psfpath 1JNO.psf // PSF文件所在的路径
cpoint 0.1625 -0.629 -1.838 //孔道内的任意一点，用来定义测量的初始位置
vector 0.00 0.00 1.00 //沿着Z轴进行测量，1.00 0.00 0.00 和0.00 1.00 0.00分别代表沿着X和Y轴进行测量。
sample 0.25 // 在测量方向的位移，每隔一段这样的位移计算一次半径
minprobe  0.259  // 最小的探测半径，一般使用默认值
conpar 0.15 // 控制参数，一般使用默认值
endrad 5.0 // 最大测量半径，当达到这个值，MolCal停止测量
selatoms  5.0 //每个测量平面选择的原子范围
numpt    300 // 孔道表面产生的格点数
surColor  blue //孔道表面的颜色
lineColor red //孔道线路的颜色
lineWidth 2 //孔道线路的宽度
searchNum 2000 //每次测量半径时，进行的探测次数
material  Glass2 // 对应VMD Material，用于渲染不同的表面颜色。
###############################################################

当一切准备就绪，启动DOS终端或者linux的终端，切换到要计算的目录，直接输入

## java -jar MolCal.jar parameter.dat

其中MolCal.jar要输入对应的版本，例如是1.0b1，放在了D:/soft，应该是 java -jar d:/soft/MolCal_1.0b1.jar parameter.dat

运行结束后产生了3个文件：
·  channel_radii.dat：里面包含了计算的孔道半径，第一列是反应坐标，第二列是孔道半径（单位：埃）
·  dot.vmd_plot：包含了孔道的格点表面，打开VMD终端，Extensions---Tk Console，然后输入source dot.vmd_plot，就可以看到格点表面。
·  surf.vmd_plot：包含了孔道的球状表面，打开VMD终端，Extensions---Tk Console，然后输入source surf.vmd_plot，就可以看到相关表面了。

首先用VMD载入载入1JNO.pdb和1JNO.psf，调整显示方式，然后分别source surf.vmd_plot 和source dot.vmd_plot就可以得到如图2的结果：

图2

比较MolCal和Hole program的计算结果（图3）：可以看到它们计算的结果整体上一致的，但是Hole的结果略显大一些，这种结果是它们使用了不同的力场参数，MolCal使用的是CHARMM力场，而Hole程序使用了AMBER力场。

图3

2. 第二个例子：计算钾离子通道半径，打开文件夹“KcsA”，你可以使用CHARMM-GUI或者VMD产生.psf和.pdb文件，在“KcsA”里包含了CHARMM-GUI文件夹，请查看。同样配置好之后，运行：

### java -jar MolCal.jar parameter.dat

得到结果（图4和5）:

图4

图5

3. 第三个例子：纳米管半径的测量，打开文件夹“nano”，准备好相关文件之后，直接运行：

### java -jar MolCal.jar parameter.dat

得到结果（图6）:

图6
这个结果明显是Hole测量的半径偏大（~0.15 埃），仔细分析，Hole采用AMBER力场，其定义的碳原子的范德华半径是1.85 （埃），而MolCal使用的2.000000 （埃）的碳原子范德华半径来源于CHARMM力场。所以，导致了这样的偏差。

PS：为了方面，我把所有的软件和结果放到了百度网盘中：http://pan.baidu.com/s/1ntskvCd。
更多请参考英文教程： https://molgridcal.codeplex.com/downloads/get/891624
http://molgridcal.blog.163.com/b ... 233201471552725881/
英文教程同时附在附件

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