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layout: post title: 使用GROMACS和VMD绘制空间分布函数SDF的步骤 categories:

体系：油水+表活剂体系，如下图：

目标：计算表活剂头基C原子附近水分子的SDF，类似于下图：

计算步骤：

第一：使用GROMACS生成<code>grid.cube</code>文件

步骤来源：GROMACS程序文档: gmx spatial

  1. 使用gmx make_ndx创建两个组, 一个包含中心分子, 一个包含要统计SDF的原子

    我试过两种方案，一种是以一个表活剂作为中心分子建一个group，以中心分子头基附近的水建一个group，用这两个group计算SDF；另一种是以所有表活剂作为中心分子建一个group，以体系中所有水建一个group，用这两个group计算SDF。最后结果都差不多。

    最终选中心分子为COO, SDF的原子为体系中所有的水

  2. 使中心分子在盒子内居中, 同时所有其他分子处于盒子内

     gmx_mpi trjconv -s md0.tpr -f md0.trr -n sdf.ndx -o md0_cnt.xtc -center -ur compact -pbc mol

    Select group for centering时选择中心分子组, Select group for output时选择System组

  3. 按中心分子对轨迹进行叠合, 移除中心分子的转动和平动

     gmx_mpi trjconv -s md0.tpr -f md0_cnt.xtc -n sdf.ndx -o md0_cnt_fit.xtc -fit rot+trans

    Select group for least squares fit时选择中心分子组, Select group for output时选择System组

  4. 统计分布

     gmx_mpi spatial -s md0.tpr -f md0_cnt_fit.xtc -n sdf.ndx -nab 80 -b 15000 -e 18000

    Select group to generate SDF时选择要统计SDF的组, Select group to output coords (e.g. solute)时选择中心分子组

注意: 使用gmx spatial计算空间分布函数时, 在模拟过程中要尽量多输出些轨迹（约5000帧，根据结果可自行调节输出的帧数）, 这样得到的SDF才可能光滑.

第二：使用VMD载入grid.cube文件, 以等值面模式查看结果

步骤来源: VMD画cube文件等密度面图（轨道或电子密度等）

  1. new molecule打开文件。
  2. 选择Graphics下的representations.

  3. 在弹出的对话框中，Drawing method选cpk，使画出的分子更漂亮。图（以所有表活剂作为中心分子建一个group，以体系中所有水建一个group的结果）如下：

  4. 点Create Rep，新建一个Representation.

  5. 选新建的Representation后，Drawing method选isosurface. 先画正的部分，即在isovalue中输入一个正的值如0.02。在Coloring method中选择ColorID，为这个面指定颜色。图（表活剂包裹在里面）如下：

    【李继存 注】等值面的具体数值要根据自己的计算结果确定, 选择一个有代表性且较光滑的等值面即可. 由于示例数据尚未收敛, 所以结果看起来并不好.

  6. 点Create Rep，再新建一个Representation.

  7. 选新建的Representation后，Drawing method选isosurface. 再画负的部分，即在isovalue中输入一个负值如-0.02。在Coloring method中选择ColorID，为这个面指定颜色。如下图所示：

    【李继存 注】对SDF, 由于不会出负值, 所以此步骤可忽略.

  8. 在Graphics中选择Colors, 在Catagories中选displays，Name中选择backgroud，指定背景的颜色。也可在display菜单下的backgroud指定背景为梯度颜色。

  9. 选择喜爱的方法render.

补充: 使用gopenmol作等值面图

  1. 将grid.cube文件转化成grid.plt文件

    操作: 菜单栏run | {gCube2plt/g94cub2pl (cube)}, 浏览输入文件grid.cube, 指定输出文件, 命名为grid.plt. 然后点击最下面的Apply. 这样就转化成plt格式的文件了, 与此同时还生成了一个grid.crd文件, 这个crd文件作为结构文件.

  2. 读入上一步的grid.crd文件: File | Import | Coords

  3. 选择Plot|Contour, 然后import, 最后根据需要调节contour levels value及颜色, 并且可通过detail调节曲面的光滑度.

最终结果