NAMD教學九：每個氨基酸的RMSD，並用RMSD著色蛋白質

2.1 平衡

本部分包含練習，使您可以分析平衡狀態下系統的屬性。練習大多使用來自之前不同系統平衡好的軌跡文件來計算泛素系統的特性。

2.1.1 單個殘基的RMSD

目的：使用VMD求出蛋白質中每個殘基隨時間變化的平均RMSD。顯示蛋白質，每個殘基根據其平均RMSD值著色。

您將在VMD中使用腳本，該腳本將允許您計算蛋白質中每個殘基的平均RMSD，並將此值分配給每個殘基的“用戶”區域。

VMD User區域。 VMD在每個時間步中為分子中每個原子的“User”區域存儲一組數據，您可以使用該區域存儲希望的任何數值。您即將使用的VMD的“User”著色模式將根據其User值為您著色原子，在整個仿真過程中，使所需的屬性從一個原子相對於另一個原子脫穎而出。當您想要顯示自己計算的系統的屬性時，這非常有用。

屬性可以存儲在VMD與原子關聯的任何區域中，例如Beta和Occupancy區域，它們對應於PDB文件的B和O區域，但是這兩個區域不具有隨時間更改其值的靈活性（並且實際上可能包含相關的PDB信息），就像User區域一樣。

在上一個單元中，您已打開VMD，並加載了泛素週期系統的平衡軌跡。您將重複此過程：

1、加載psf結構文件。首先，從File→ New Molecule 菜單項打開Molecule File Browser（分子文件瀏覽器）。瀏覽並加載在common目錄中的文件ubq_wb.psf。

2、 現在，“Molecule File Brower ”窗口頂部的菜單應顯示為2：ubq_wb.psf。這樣可以確保將您加載的下一個文件添加到該分子（分子ID 2）。現在，瀏覽位於目錄1-3-box /中的文件ubq_wb_eq.dcd，然後再次單擊Load。您可以關閉“Molecule File Brower”窗口。

(ps：如果中間關閉VMD就不出現2開頭的，還是以0開頭的，ID沒有任何影響，只是顯示加載過幾個分子)

3 、轉到VMD中的TkCon窗口，並通過鍵入cd ../2-1-rmsd/導航至2-1-rmsd /目錄。

4 、您將使用的腳本稱為residue_rmsd.tcl。在“ TkCon”窗口中，鍵入：source residue_rmsd.tcl

該命令本身實際上並不執行任何計算。它讀腳本residual_rmsd.tcl，其中包含一個名為rmsd_residue_over_time的過程。調用此過程將算您在軌蹟的所有幀中選擇的每個殘基的平均RMSD。該過程稱為：rmsd_residue_over_time <mol> <sel_resid>

其中<mol>是您在VMD中選擇的分子（如果未指定，默認為最上邊的分子），而<sel_resid>是該選擇中的殘基編號列表。該程序使用第1單元中顯示的RMSD公式。

5、在此示例中，您將選擇蛋白質中的所有殘基。殘基編號列表可通過在TkCon窗口中鍵入獲得：

set sel_resid [[atomselect top“protein and alpha”] get resid]

上面的命令將獲取蛋白質中所有α-碳的殘基數。由於每個殘基只有一個且只有一個α-碳，因此是一個不錯的選擇。該命令將在變量$ sel_resid中創建殘基編號列表。

6、調用該過程來計算新創建的選擇中所有原子的RMSD值：

rmsd_residue_over_time top $ sel_resid

當每一幀都與初始結構校對時，您應該看到分子擺動（這在某些機器中可能很快發生）。在計算結束時，您將獲得每個殘基的平均RMSD列表。該數據也被打印到文件residual_rmsd.dat。

該過程還將設置選中殘基所有原子的User值來計算出的RMSD值。現在，您將根據該值為蛋白質著色。您將能夠識別出在平衡過程中哪些殘基可以自由移動，哪些殘基移動更少。為了使用這些新值來了解殘基的遷移率，您將創建一個由User值著色的蛋白質的表示形式。

7、使用“Graphics” → “Representations”菜單項打開“Representations”窗口。

8、在“Atom Selection”窗口中，鍵入protein。選擇“管” “Drawing Method”選擇“”Tube“，然後在“Coloring Method”下拉菜單中，選擇“Trajiectory”子菜單，然後選擇“User”，再選擇“User”。現在，單擊“Trajectory”選項卡，然後在“Color Scale Data Range”中鍵入0.40和1.00。單擊Set按鈕。

現在，您應該可以看到根據平均RMSD值著色的蛋白質。藍色顯示的殘基移動性更高，而紅色顯示的殘基移動性更低。這有點違反直覺，因此您將更改色標。

9、選擇Graphics→ Colors...菜單項。選擇“Color Scale”選項卡。在“Mrthod”下拉菜單中，選擇“ BGR”。現在，您的圖應類似於圖9。

圖9：泛素由每個殘基的平均RMSD著色。紅色表示更多的可移動殘基，藍色表示在平衡過程中移動較少的殘基。

10、通過單擊Start→Programs並找到您的版本來打開Excel 。

11、在Excel中，單擊File→ Open...，導航至目錄2-1-rmsd /，然後選擇文件residual_rmsd.dat。確保下拉菜單文件類型設置為“所有文件”。

12、出現“文本導入嚮導”時，為文件類型選擇“分隔符”，然後單擊“完成”。您的數據是製表符分隔的，因此應顯示在A列（殘基序號）和B列（RMSD）中。

13、通過單擊插入→ 圖表，選擇XY（散點圖）作為圖表類型，選擇右下角的最後一個圖表子類型，然後單擊完成來繪製數據。 Excel應該在x軸上繪製A列，在y軸上繪製B列，然後將顯示每個殘基的RMSD數據圖。

看一下RMSD分佈。您會看到一組殘基顯示出較低遷移率的區域。與蛋白質的結構特徵進行比較。您會發現這些區域的位置與二級結構特徵（例如α螺旋或β板）之間的相關性。

14、如果需要，保存在Excel中創建的文件，然後關閉Excel。

15、在VMD主窗口中，通過單擊窗口中的ubq_wb.psf並選擇Molecule → Delete Molecule ，刪除VMD中當前顯示的分子。