フォースフィールドに残基を追加する

新しい残基の追加

もし、既存の力場に新しい残基を導入し、pdb2gmx を使用したり、既存のものを修正したりする必要がある場合は、変更する必要があるファイルがいくつかあります。 必要な形式の説明については、リファレンス マニュアル を参照してください。 次の手順に従ってください。

  1. 選択した力場に対応する :ref:`rtp`ファイルに残りを追加します。既存の残りをコピーし、名前を変更し、適切に修正することもできます。また、外部のトポロジー生成ツールを使用し、結果を :ref:`rtp`形式に変換する必要がある場合もあります。

  2. もし、ご希望の残基に水素原子を追加できるようにしたい場合は、関連する hdb ファイルにエントリを作成してください。

  3. もし新しい原子タイプを導入する場合は、それらを atomtypes.atp および ffnonbonded.itp ファイルに追加してください。

  4. もし、新しい結合タイプが必要な場合は、それを ffbonded.itp に追加してください。

  5. residuetypes.dat ファイルに、適切な仕様（タンパク質、DNA、イオンなど）でご自身の残基を追加してください。

  6. もし、残りの部分が他の残りの部分との特別な接続を含んでいる場合、「specbond.dat」を更新してください。

注意：もしあなたが単に水中で奇妙なリガンドをシミュレーションしたり、通常のタンパク質と奇妙なリガンドを組み合わせたりしているだけなら、上記の操作は、パラメータ化サーバーによって生成された top`ファイル（例えば、`[moleculetype]`を含む）を生成するよりも多くの作業になります。そして、その :ref:`itp`ファイルを、その奇妙なリガンドを含まないシステム用に生成された :ref:`top`ファイルに `#include することも必要です。

フォースフィールドの変更

フォースフィールドを変更する場合は、インストールされているフォースフィールドディレクトリと residuetypes.dat の完全なコピーをローカルの作業ディレクトリに作成するのが最善です。

cp -r $GMXLIB/residuetypes.dat $GMXLIB/amber99sb.ff .

その後、上記の手順でローカルコピーを修正します。 pdb2gmx は、元のバージョンと修正されたバージョンの両方を検出し、リストからインタラクティブに修正されたバージョンを選択できます。または、pdb2gmx の -ff オプションを使用すると、ローカルバージョンがシステムバージョンを上書きします。

水への溶解

solvate を使用して溶媒ボックスを作成する場合、solvate が目的の溶媒（事前に平衡させた適切な溶媒）を周囲に配置し、シミュレーションボリュームを調整するために、適切な溶媒ボックスを事前に平衡させておく必要があります。 3点モデル（例：SPC、SPC/E、または TIP3P）を使用する場合は、-cs spc216.gro を指定する必要があります。これにより、ファイルが gromacs/share/top ディレクトリから読み込まれます。 他のウォーターモデル（例：TIP4P および TIP5P）も利用可能です。 GROMACS のインストールディレクトリ内の /share/top サブディレクトリの内容を確認してください。 溶媒化後、目的の温度で少なくとも 5-10ps の時間、平衡を取るようにしてください。 トップ ファイルで適切なウォーターモデルを選択する必要があります。これには、pdb2gmx に -water フラグを使用するか、手動で トップ ファイルを適切に編集する方法があります。

純水以外の溶媒を使用する方法については、次のいずれかのドキュメントを参照してください：非水溶媒の利用 または 混合溶媒の使用.

非水溶媒

GROMACS では、水以外の溶媒を使用することも可能です。 ただし、必要な溶媒の事前に平衡させたボックスと、シミュレーションに適したパラメータが必要です。 次に、この溶媒ボックスを solvate の -cs オプションに渡すことで、溶媒化を実行できます。

約150種類の異なる平衡状態にある液体が、GROMACS、OPLS/AAおよびGAFFの力場と組み合わせて使用するために検証されており、virtualchemistry に見つけることができます。

非水溶媒ボックスの作成

適切な箱の密度と箱のサイズを選択します。サイズは、最終的なシミュレーションボックスのサイズである必要はありません。1nmの立方体が適切である可能性があります。溶媒の1つの分子を生成します。選択した密度とサイズの箱の中で、1つの分子が占める体積を計算します。 editconf を使用して、そのサイズの箱を1つの分子の周りに配置します。次に、editconf を使用して、分子をわずかに中心からずらします。次に、genconf の -rot オプションを使用して、その箱を適切なサイズと密度を持つ大きな箱に複製します。その後、NVTと周期境界条件を使用して、分子の残存した配置を完全に除去するために、十分に平衡させます。これで、solvate の -cs オプションに渡せる箱が完成します。これにより、実際のシミュレーションボックスのサイズに合わせて複製されます。

混合溶媒

よくある質問の一つは、水中で特定の濃度（例えば尿素またはDMSO）の溶媒を混合したシステムを作成する方法です。このタスクを最も簡単な方法で実行するには、次の手順に従ってください。

  • システムボックスの寸法に基づいて、必要な共溶媒分子数を決定します。

  • ご使用の共溶媒（例：urea.gro）の単一分子の座標ファイルを作成します。

  • 「gmx insert-molecules」コマンドのオプションである -ci -nmol を使用して、必要な数の共溶媒分子をボックスに追加します。

  • 残りのボックスを水（またはその他の溶媒）で満たすには、:ref:`gmx solvate`または:ref:`gmx insert-molecules`を使用します。

  • 「topology を編集して、適切な itp ファイルを #include することも、システム内のすべての種に対応するために [ molecules ] ディレクティブを変更することも、行ってください。

二硫键の形成

最も簡単な方法は、``specbond.dat``ファイルと：ref:pdb2gmx <gmx pdb2gmx>`を使用してこの操作を行うことです。 :ref:`pdb2gmx <gmx pdb2gmx>`のオプション `-ss yes が役立つ場合があります。硫黄原子は、pdb2gmx <gmx pdb2gmx>`が「moleculetype」に変換する単位と同じ単位にある必要があります。そのため、:ref:`pdb2gmx <gmx pdb2gmx>`のオプション `-chainsep を正しく使用する必要がある場合があります。詳細は：ref:pdb2gmx の -h を参照してください。これにより、2つの硫黄原子が、通常10%の許容範囲内の距離に存在する必要があります。もし硫黄原子がこの距離にない場合は、以下のいずれかの方法を試してください。

  • specbond.dat の内容を編集して結合を可能にし、結合が適切な長さに落ち着くまで、エネルギー最小化を慎重に行ってください。

  • これらの硫黄原子間に、大きな定数を持つ距離制約（および二硫化物結合なし）を用いて、初期のEMまたはMDを実行し、それらが既存の「specbond.dat」範囲内に近づくようにします。これにより、次の呼び出しにおける：ref:`pdb2gmx <gmx pdb2gmx>`の適切な座標ファイルを提供します。

それ以外の場合、:ref:`top ファイルを手動で編集する方法が唯一の選択肢です。