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[原创] 教程-使用MolCal计算蛋白质-纳米管的半径

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发表于 2014-8-15 18:30:38 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 javacfish 于 2014-8-15 19:07 编辑

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/technetwork/java/javase/downloads/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/Tutorials/namd/namd-tutorial-unix-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。


Figure 1.jpg
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:

Figure 2.jpg
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。

Figure 3.jpg

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):
Figure 4.jpg
图4
Figure 5.jpg
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):
Figure 6.jpg
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/blog/static/208906233201471552725881/




发表于 2014-8-16 07:57:37 | 显示全部楼层
牛啊~~除了计算半径,能否计算口袋的体积呢?
发表于 2014-8-16 19:25:41 | 显示全部楼层
太神奇了,膜拜下大神
 楼主| 发表于 2014-8-16 23:40:00 | 显示全部楼层
发表于 2014-9-21 15:01:15 | 显示全部楼层
请教一个问题,用molcal计算通道半径的时候提示计算完成,但是却没有数据产生,这个怎么破
发表于 2014-9-22 10:54:54 | 显示全部楼层
本帖最后由 fenzimoni 于 2014-9-22 10:57 编辑

你好,可否将hole软件发给我一份??我给软件开发者发邮件,没有回我。万分感谢!邮箱:517960058@qq.com
发表于 2014-11-30 21:11:25 | 显示全部楼层
我和楼上遇到了同样的问题,为什么计算出来的是个空文件?
发表于 2014-11-30 21:11:57 | 显示全部楼层
临江仙 发表于 2014-9-21 15:01
请教一个问题,用molcal计算通道半径的时候提示计算完成,但是却没有数据产生,这个怎么破
...

你这个问题解决了吗?我现在遇到了一样的问题
发表于 2014-12-7 10:14:27 | 显示全部楼层
yan007133 发表于 2014-11-30 21:11
你这个问题解决了吗?我现在遇到了一样的问题

木有解决,后来就木有再玩
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