1. 蛋白质准备文件

从蛋白质文件中删除其他链和链，包括水分子(HOH)。在Ubuntu和Windows中，您可以使用vim、notepad++等编辑器。也可以使用以下命令删除hetatom:

#linux

$ grep -v HETATM 1zni.pdb > 1zni_new.pdb

#windows

findstr -v HETATM 1zni.pdb > 1zni_new.pdb

 

2.  将PDB转换为gmx并生成拓扑

Pdb2gmx模块用于生成蛋白质的拓扑结构。确保蛋白质文件只包含蛋白质原子，否则将给出错误。

 gmx pdb2gmx -f 1zni_new.pdb -o 1zni_processed.gro -water spce

它将要求选择包含要写入拓扑的信息的力场。这是重要的一步，因此，选择一个与你的学习相关的合适的领域。在本教程中，我们将使用oppls全原子力场，因此在终端中键入15。您还可以在pdb2gmx、type中传递其他几个参数.

gmx pdb2gmx -h

生成的三个文件1zni_processed.gro, 是一个由gromac格式化的结构文件，它包含力场posre中定义的所有原子

posre.itp, 包含用于通过定义一个常数和topol来保持非氢原子在原位的信息

and topol.top. 包含系统拓扑

3.定义框

为了构建系统，我们需要为蛋白质定义一盒适当的尺寸。您可以选择不同类型的盒子，但是在这里我们将使用一个菱形十二面体盒子，因为它可以在蛋白质溶解过程中节省水分子的数量（在下一步中进行了讨论）。 editConf模块将用于定义框。

gmx editconf -f 1zni_processed.gro -o 1zni_box.gro -c -d 2.0 -bt dodecahedron

在这里，-f定义输入文件名，-o是输出文件，-c用于将蛋白质保持在框内的中心中，-d定义蛋白质与盒边缘的距离（应至少为1.0 nm为了避免否则蛋白质的周期性图像，可能会错误计算力），-bt是盒子的类型。

4.溶解蛋白质

现在，我们将使用溶解液模块将水填充，该模块跟踪新添加的水分子并写入拓扑文件。

gmx solvate -cp 1zni_box.gro -cs spc216.gro -o 1zni_solvate.gro -p topol.top

在这里，-CP定义了最后一步中获得的蛋白质配置，-cs是溶剂配置，是gromacs的一部分，-o定义了输出文件的名称，而-p是拓扑文件。

5.添加离子

现在，我们需要通过使用此类模块将离子添加到带电蛋白,它需要一个Grompp模块来产生一个.TPR文件，该文件用作和andion命令的输入。首先，我们需要一个MD参数（.mdp）文件，该文件包含所有坐标和拓扑信息以生成.TPR文件。可以从此处下载离子.mdp文件。https://bitbucket.org/Bioinformatics-Review/md-simulation-files/src/master/ions.mdp

让我们生成.tpr文件，然后添加离子。

$ gmx grompp -f ions.mdp -c 1zni_solvate.gro -p topol.top -o ions.tpr

$ gmx genion -s ions.tpr -o 1zni_solvate_ions.gro -p topol.top -neutral

它将提示选择一组溶剂分子，选择“ Group 13-SOL”将其选择到嵌入离子。

在genion命令中，-s将结构文件定义为输入，-o定义输出文件，-p是拓扑文件，而定义 - neutral文件仅添加必要的离子以中和蛋白质上的净电荷。如果您查看终端，它将向您显示添加的确切数量，无论是阳性还是负数。那是因为如果您检查第一个topol.top文件并在最后一行查看[atoms]部分，则将显示蛋白质上的总收费为“ QTOT -2”。因此，在这种情况下，它添加了2个Na离子和0个Cl离子以中和蛋白质。

6.能量最小化

能量最小化用于稳定结构，并确保其没有任何空间冲突。为此，需要另一个输入参数文件，可以从此处https://bitbucket.org/Bioinformatics-Review/md-simulation-files/src/master/em.mdp下载。首先，使用grompp命令，我们将生成一个包含仿真，结构和拓扑参数的二进制输入文件。

$ gmx grompp -f em.mdp -c 1zni_solvate_ions.gro -p topol.top -o em.tpr

现在，使用MDRUN运行能量最小化。

$ gmx mdrun -v -deffnm em

完成需要几分钟才能完成。为了知道能量最小化是否成功运行，势能必须为负（在这种情况下，EPOT为–3.5583712E+05），FMAX必须小于1000 kJ/mol/mol/mol/mol/nm，这是最大值的在EM.MDP文件中强制。完成MDRUN后，看起来像这样：

如果FMAX大于该FMAX，则增加NSTEPS以最小化或检查EMSTEP和EMTOL。

您还可以使用EM.EDR文件如下绘制EPOT的图。确保您在系统上安装了XMGrace(只能在linux上允许，我的解决办法：windows里面生成的.xvg文件复制到ubuntu，然后在ubuntu中用xmgrace打开.xvg文件）。

$ gmx energy -f em.edr -o potential.xvg

它将提示选择并键入“ 10 0”。

Potential.xvg文件可用xmgrace打开。（势能与能量最小化步骤数的图。

7.平衡

 

在运行MD之前，我们需要平衡离子和蛋白质周围的溶剂，并将系统带到我们想要模拟的特定温度下。将其提高到特定温度后，施加恒定压力以使其达到适当的密度。平衡分为两个阶段：等温/等效和等距。

i） Phase-I

它是在恒定数量的颗粒，体积和温度（NVT集合）下进行的。我们将使用另一个可以从此处下载的输入文件NVT.MDP。为NVT提供的时间范围应将系统的温度带入所需值的高原。通常，我们将在这里使用100 ps，并且温度将为300 k。首先，我们将使用grompp命令，然后将mdrun用于NVT。

$ gmx grompp -f nvt.mdp -c em.gro -r em.gro -p topol.top -o nvt.tpr

$ gmx mdrun -v -deffnm nvt

根据您使用的机器，此步骤可能需要一段时间才能完成。作业完成后，您可以使用以下命令看到温度进度：

$ gmx energy -f nvt.edr -o temperature.xvg

在提示下，键入“ 16 0”以选择系统的温度和退出。该图看起来如图6所示。从图中可以看到，系统的温度已达到300 K的设定值，并且保持平衡稳定。之后，我们可以朝着平衡的下一阶段进行。

temperature.xvg显示了NVT集合下系统温度

ii) Phase-II

稳定温度后，我们现在应该通过保持颗粒，压力和温度恒定（NPT ensemble）的数量来稳定系统的压力。我们也将在此阶段使用100 PS的时间表。可以从此处下载NPT.MDP文件。如果您在“Bond parameters”下查看NPT.MDP文件，则“continuation”设置为“yes”，因为模拟是从 Phase-I中延续的。

$ gmx grompp -f npt.mdp -c nvt.gro -r nvt.gro -t nvt.cpt -p topol.top -o npt.tpr

 

$ gmx mdrun -v -deffnm npt

此步骤可能还需要一段时间才能根据您使用的机器完成。作业完成后，您可以使用以下命令看到pressure进度：

$ gmx energy -f npt.edr -o pressure.xvg

在提示下，键入“ 18 0”以选择系统的压力和退出。pressure.xvg显示在NPT集合下100 ps的时间内的压力值。

$ gmx energy -f npt.edr -o density.xvg

提示时，键入“ 24 0”以获取密度和出口。density.xvg显示100 ps的时间段的密度值

在100 ps期间，计算出的密度的平均值为1003.617 kg/m3，非常接近1000 kg/m3的实验值，并且非常接近SPC/E模型1008 kg/m3的预期密度。密度值非常稳定，因此，相对于压力和密度，系统的平衡良好。

现在我们有了一个稳定的系统，我们可以继续前进MD的最后一步。

8 运行MD

我们将需要一个可以从此处(https://bitbucket.org/Bioinformatics-Review/md-simulation-files/src/master/md.mdp)下载的输入文件md.mdp。我们将运行一个1 NS MD模拟，仅是为了进行演示的目的，否则最佳地进行了30 NS或50/60 NS MD模拟。 30 NS应该足够，但是如果RMSD不是直线，则会增加MD运行的持续时间。

如果您查看md.mdp文件，您将

nsteps = 500000

等于1000 ps = 1 ns。

确定MD的NSTEPS的方法如下：

让我们假设在NS中的时间为x，而1000 ps = 1 ns，因此，一般方程式将为：

nsteps * timeStep（ps/step）= 1000 * x ps = x ns

因此，如果您想以1 ns运行MD，则方程将是，

500000（NSTEPS） * 0.002时间（PS/step）= 1 NS ###生产MD运行中的时间段（DT）为2 fs（即0.002 PS）。

首先，我们将使用grompp生成.tpr文件，然后运行生产MD。

$ gmx grompp -f md.mdp -c npt.gro -t npt.cpt -p topol.top -o md_0_1.tpr

 

$ gmx mdrun -v -deffnm md_0_1

因此，由于MD Run需要很长时间才能完成，因此您希望运行它可以使用NOHUP命令，如下所示：

$ nohup gmx mdrun -v -deffnm md_0_1

您可以使用命令$ Jobs或$ top检查状态。

 

如果要重新运行或扩展MD模拟运行，请在MDRUN命令中使用-CPI和-Append选项。

 

这将结束MD仿真教程.

用vmd将gromacs轨迹转换为动画

gmx trjconv -f md_0_1.trr -s md_0_1.tpr -o md_0_1.xtc -pbc nojump -ur compact -center

两次选0

打开window下首先要切换工作路径（工作路径中不能出现中文和空格，斜杠为双斜杠\\或者反斜杠/）的VMD软件，

打开命令行面板（VMD|Extensions|TK Console)]

cd D:\\learn\\gromacs\\test_1025

vmd md_0_1.gro md_0_1.xtc

打开制作动画:（VMD|Extensions|Visualization|Movie Maker）

Movie settings选择Trajectory

Format选择MPEG-1或者AVI

setting working directory 选定你要存放截图的目录

点击Make Movie 在指定的目录下产生许多*.bmp文件

利用VideoMach制作动画