conda install -c conda-forge gromacs=2025.2 (安装指定版本)
conda create -n gromacs_env (创建一个名为 gromacs_env 的新环境)
conda activate gromacs_env (激活该环境)
conda install -c conda-forge gromacs (在新环境中安装 GROMACS)
conda search -c conda-forge gromacs (安装支持 GPU 的版本)
gmx --version
① CHARMM36 力场:由MacKerell等开发的全原子生物大分子力场,旨在高精度模拟蛋白质、核酸、脂质和碳水化合物等生物大分子。下载链接:http://mackerell.umaryland.edu/CHARMM_ff_params.html② OPLS-AA 力场:由Jorgensen等开发的全原子力场,其参数优化目标是精确再现纯有机液体的热力学和结构性质。
下载链接:https://traken.chem.yale.edu/oplsaam.html
③ CGenFF力场:主要由 Kenno Vanommeslaeghe 和 Alexander D. MacKerell Jr. 及其团队开发专门为类药分子和广泛有机分子提供参数,使其能与CHARMM力场完美兼容。
下载链接:http://dogmans.umaryland.edu/~kenno/cgenff/download.html
④ AMBER力场 :其中通用小分子力场 GAFF 由 Junmei Wang(王军梅)、David A. Case、Peter A. Kollman 等开发(2004 年);而蛋白质/核酸等生物大分子力场(如 ff14SB、ff99)则由 AMBER 开发团队历代成员持续贡献。
下载链接:https://ambermd.org/GetAmber.php,也可以conda一键下载
整个模拟体系(溶质 + 所有溶剂)应使用 同一力场家族 的参数(如都使用 GAFF/AMBER 体系,或都使用 CHARMM/CGenFF 体系),混用不同家族的力场会导致原子类型冲突。
SwissParam 为溶剂生成拓扑文件(生成与 CHARMM36 力场兼容的 .itp 拓扑文件)。Acpype 默认调用 AmberTools 的antechamber,其默认力场是 GAFF。LigParGe 是OPLS-AA力场参数生成工具。由Jorgensen团队开发。CGenFF力场在CGenFF 的参数生成网站 https://www.paramchem.org/生成。.mol2:转化gromacs的输入文件。
.top (或 .topol.top)主拓扑文件,引用所有 .itp 文件,定义体系组成。
.itp:最核心的gromacs计算输入文件,直接放到 topol.top 里引用。
.pdb:可作为坐标输入,但建议转成 .gro 格式再使用。坐标文件,定义原子的初始位置。
.rtf、.prm、.psf、.crd:过程文件,可以保留作为备份或检查,但对 GROMACS 模拟不是必需的。
.trr/.xtc轨迹文件,记录原子坐标随时间的变化
.edr能量文件,记录体系的能量、温度、压力等随时间的变化
.mdp模拟参数文件,定义模拟条件(温度、压力、步长等)
.tpr最终的二进制输入文件,由 gmx grompp 生成,是 gmx mdrun 的唯一输入,把.gro,.top,.mdp完整合并、压缩、二进制化成一个 .tpr 文件
(1)建立盒子→填充溶剂(水、有机溶剂)→添加离子(中和电荷)gmx editconf -f GG.gro -o box.gro -c -d 1.0 -bt cubic (将溶质GG置于盒子中心,与边缘保持 1.0 nm 距离)gmx insert-molecules -f box.gro -ci 溶剂.gro -o box_溶剂.gro -nmol N (插入指定数量的其它溶剂分子)gmx solvate -cp box_溶剂.gro -cs spc216.gro -o solv.gro -p topol.top(用水填满盒子剩余空间,自动更新拓扑)gmx grompp -f ions.mdp -c solv.gro -p topol.top -o ions.tpr (插入离子前的准备)gmx genion -s ions.tpr -o solv_ions.gro -p topol.top -pname NA -nname CL -neutral (插入离子替换部分溶剂)(2)模拟:能量最小化 (升温至目标温度)→NPT 平衡(调整密度和压力)→生产模拟(采集数据)gmx grompp -fem.mdp -c solv_ions.gro -p topol.top -o em.tpr -maxwarn1(建立输入文件)gmx mdrun -v -deffnm em (运行能量最小化)gmx grompp -f nvt.mdp -c em.gro -p topol.top -o nvt.tpr -maxwarn 1 (准备 NVT输入文件)gmx mdrun -v -deffnm nvt -ntmpi 1 (运行NVT平衡,升温至目标温度)gmx grompp -f npt.mdp -c nvt.gro -t nvt.cpt -p topol.top -o npt.tpr -maxwarn1 (准备 NPT输入文件)gmx mdrun -v-deffnm npt -ntmpi1 (运行NPT平衡,调整密度和压力)gmx grompp -f md.mdp -c npt.gro -t npt.cpt -p topol.top -o md.tpr -maxwarn 1 (生产模拟)gmx mdrun -v -deffnm md -ntmpi 1 (运行生产模拟(时间根据需要设定))输出:md.xtc(轨迹)、md.edr(能量)、md.log(日志)gmx rms -s md.tpr -f md.xtc -o rmsd.xvg (构象变化分析(RMSD)RMSD 值越低且平稳 )gmx gyrate -s md.tpr -f md.xtc -o gyrate.xvg (计算回转半径(Rg):Rg衡量分子尺寸和紧凑程度。Rg 值越小,分子结构越紧凑)gmx hbond -s md.tpr -f md.xtc -num hbnum.xvg (氢键分析)gmx energy -f md.edr -o energy.xvg(能量分析)gmx rdf -s md.tpr -f md.xtc -o rdf.xvg(计算径向分布函数:分析溶剂在溶质周围的分布密度)gmx sasa -s md.tpr -f md.xtc -o sasa.xvg(计算溶剂可及表面积:分析溶质与溶剂的接触面积)vmd md.gro md.xtc(vmd可视化轨迹)