NAMD教學十七：恆速的拉力分析

3.4結果分析

3.4.1恆速的拉力分析

希望你的恆速SMD模擬已經成功完成，你可以繼續分析生成的數據，特別是軌跡和施加於SMD原子的力。如果您的模擬沒有成功，我們將在子目錄example-output輸出中提供相應的文件。例如，如果在目錄common中找不到文件，則應該在目錄common/example-output中找到它。

1、在VMD中在common目錄中加載文件ubq.psf。

2、加載3-1-pullcv/ubq_ww_pcv.dcd文件。

在屏幕上你應該可以看到分子動力學模擬的軌跡。通過選擇一個合適的表示（例如New Cartoon）來觀察β鏈如何沿著軌跡運動，以及蛋白質的一端如何保持固定，而另一端是如何按照你設置的那樣被拉動的（圖21）。請注意，將根據您正在查看的軌蹟的幀計算New Cartoon表示的二級結構。如果你移動到另一個軌跡幀並想在該幀中查看蛋白質的二級結構，在TkCon窗口中鍵入mol ssrecalc top，VMD將更新它。

在你檢查完你的軌跡文件之後，你應該提取施加在SMD原子上的力。

3、在VMD Tk Control窗口導航到3-1-pullcv目錄中。

4、在目錄3-1-pullcv，創建一個名叫analysis的子目錄。

現在您將使用一個腳本從NAMD日誌文件中提取必要的信息併計算拉力。 NAMD日誌文件在以“SMD”標記開頭的行上提供SMD信息：當前時間步長、受約束原子質心的當前位置以及施加到質心的當前力（以微牛為單位）

5、使用提供的tcl腳本，用於從NAMD日誌文件獲取力信息。在VMD TkCon窗口中鍵入以下命令：

source ft.tcl

為了獲得拉力方向的力，你需要計算f~n，其中n是拉力的單位方向（在我們的例子中，它0.443、0.398、0.803）。腳本將要求您提供這些值。只需輸入它們作為n_x，n_y，n_z。 （ps：Tk Control中會出現“Enter a value for n_x:”，逐個輸入就可以）

腳本將創建一個文件ft.dat（在analysis目錄），其中僅包含模擬時間步和

在那個時候對虛擬原子施加力。

### Open the log file for reading and the output .dat file for writing

set file [open ubq_ww_pcv.log r]

set output [open analysis/ft.dat w]

### Gather input from user.

puts "Enter a value for n_x:"

set nx [gets stdin]

puts "Enter a value for n_y:"

set ny [gets stdin]

puts "Enter a value for n_z:"

set nz [gets stdin]

### Loop over all lines of the log file

set file [open ubq_ww_pcv.log r]

while { [gets $file line] != -1 } {

### Determine if a line contains SMD output. If so, write the

### timestep followed by f(dot)n to the output file

if {[lindex $line 0] == "SMD"} {

puts $output "[lindex $line 1] [expr $nx*[lindex $line 5]

+ $ny*[lindex $line 6] + $nz*[lindex $line 7]]"

}

}

### Close the log file and the output .dat file

close $file

close $output

我們將使用Excel繪製文件ft.dat中的值。

7、打開excel。

8、在Excel中，點擊文件-打開，導航到目錄3-1-pullcv/analysis/，然後選擇文件ft.dat。確保下拉菜單“文件類型”設置為“所有文件”。

9、出現“文本導入嚮導”時，請為文件選擇“分隔符”，並點擊“下一步”。

。在“分隔符”下，單擊“空格”。 “數據預覽”窗口應顯示時間步和力的數據分隔為兩列。單擊“完成”。 timestep和force值將分別出現在列A和B中

10、單擊“插入”繪製數據圖--圖表，選擇XY（散點圖），選擇右下角的最後一個子類型作為圖表類型，然後單擊“下一步”。

11、在第2步中，你應該看到你的力數據是按時間繪製的。如果沒有，手動添加你的數據到圖表上。單擊“序列”選項卡，然後單擊“添加”按鈕。單擊X值：字段中的紅色按鈕，選擇每個數據值，在A列（第1-2001行），單擊紅色按鈕完成。 Y值也一樣：使用B列中的力數據。單擊“下一步”。

12、在步驟3，輸入以下文本

圖表標題：N-C Termini Constant Velocity Pull (1 A/ps)

X軸：Time Step (fs*2)

Y軸：Force (pN)

點擊下一個並結束。

圖22：力vs時間。你的圖應該與左邊的圖表相似。右邊的圖是在一個模擬中得到的，泛素被放置在一個水球（∼26000個原子）中，用1飛秒的時間步長以0.5∼/ps的速度拉動。最後的仿真結果與實際的原子力顯微鏡實驗吻合較好。當蛋白質完全展開時，末尾時的力（t>400ps）增加。力的第一個峰值與兩個β鏈之間氫鍵的斷裂有關。

13、雙擊X軸，以便出現“設置坐標格式”窗口。單擊“坐標軸選項卡”，將最大值設置為20000，然後enter。對圖表進行任何其他風格更改。

14、在VMD中，再次觀察不同時間的軌跡，嘗試識別與力峰值相關的事件。完成後關閉Excel。

我們能從這張圖中學到什麼。利用這種模擬方法，可以識別蛋白質展開途徑中的中間態。一種特別有用的方法是繪製力與時間圖。此外，可以研究和探索實驗遺漏的微觀細節，如氫鍵的行為和水在展開途徑中的作用，以及蛋白質的微觀力學和彈性特性。