TINKER4.2-CN

****J.Ponder,TINKER4.2*****=================TINKER4.2手册简译=================**这是对TINKER4.2手册各部分的大概内容的简单翻译；**不全，只翻大意；部分专有名词不翻；；**部分条目进行了重新排序，以方便阅读；**个别地方提供了译者的评论或注解(**)；**译文中所有“当前版本”均指TINKER4.2；----------------------------------1.TINKERPackage简介----------------------------------TINKER的特征（1）从序列构建蛋白和核酸模型（2）结构优化和能量最小化（3）给定结构分解计算能量（4）分子动力学和随机动力学（stochasticdynamics）（5）模拟退火（6）正则模式分析和振动频率计算（7）全局优化和构象搜索（8）搜索过渡态和变形路径（9）用晶体数据拟合能量参数（10）distancegeometrywithpairwisemetrization（11）分子体积和表面积（12）结构变异的自由能变（即缓慢生长法）（13）基于potentialsmoothing的高级算法TINKER强调“乐于修改”(easeofmodification)，即在源代码基础上自己写一些程序或做一些修改。TINKER使用FORTRAN77。模块化。目前，新code主要在Linux下面编写运行。而且在努力把F77下写的code转换到高版FORTRAN上来。TINKER支持的力场类型-AMBER94/96,CHARMM19/22/27,MM2/MM3,OPLS-UA,OPLS-AA；-LiamDang极化势和我们自己的AMOEBA参数；**5.0已经支持MMFF;1****J.Ponder,TINKER4.2*****----------------------2.安装TINKER----------------------最新版TINKER5.1提供编译好的LINUX/WINDOWS/MAC可执行文件，直接去去dasher.wustl.edu下载。匿名ftp:anonymous:[e-mail]/pub/tinker也提供源代码。编译方法：找到对应你的平台(OS:Linux/Win)和编译器(intel/GFortran/G95...)的make文件，复制到源代码文件夹下，依次执行：(假设为Linux提示符)./compile.make./library.make./link.make完了生成一大堆可执行的.x文件，你可以执行rename.make把它们的后缀.x全部去掉。**运行：直接执行对应的TINKER可执行文件。比如要做MD，准备好盒子(比如eaxample.xyz)和配置文件example.key以后（这2个文件的名称需要相同），键入：dynamicexample.xyz即可进入TINKER的交互模拟中。交互是说TINKER会提示你输入要跑多少步，时间步长等等信息。你也可以提前把这些参数依次写到一个script里面，比如example.dat，然后直接执行：dynamicexample.datexample.log具体可参考test文件夹下的文件。-----------------------------------3.输入和输出文件的类型-----------------------------------SAMPLE.xyzTINKER独有的xyz坐标文件（TINKER-xyz）。**TINKER-xyz在普通的xyz文件原子名称前面添加了一列原子序号，坐标后面添加了一列数字表示原子类型（数字是你的力场文件中对该原子定义的原子类型的序号），后面还有若干列表示连通性（跟当前原子联通的原子的序号）。TINKER-xyz可以由普通的pdb文件转换而来。转换的工具可以用TUNKER的子程序pdbxyz，也可以用linux下的babel这个工具（搜索babeltxyz）。SAMPLE.int内坐标文件SAMPKE.key定义模拟参数的文件；如果没有，则所有需要的模拟参数均按缺省参数进行SAMPLE.dyn包含了继续(restart)一个MD或随机MD模拟所需的坐标，加速度，盒子的尺寸形状等信息。2****J.Ponder,TINKER4.2*****SAMPLE.end假如你正在跑一个名为SAMPLE的MD模拟，想中止它，在Linux下，你可以按ctrl^C；但是TINKER提供一个更优雅的方式，你直接创建一个SAMPLE.end的文件，TINKER看到它就会在跑完当前步以后正常结束退出。SAMPLE.001,SAMPLE.002,...这叫cyclefile。好几种计算都会产生这种文件。不同计算产生的cyclefile内容不一样。比如，MD的cyclefile就是安设定的频率进行的输出文件，trajectory的一个frame；振动分析中，每个cyclefile包含一种振动模式。SAMPLE.log界面软件FFE产生的log文件SAMPLE.arcTINKER的trajectory文件，TUNKER-xyz格式。需要在key文件中指定archive关键词才会产生。SAMPLE.pdb一般的pdb文件。TINKER可将TINKER-xyz转成pdb;有个子程序Protein可以根据氨基酸序列生成pdb。SAMPLE.seq氨基酸序列文件，标准单字符表示，每行50个残基。这种文件是当你用pdbxyz将pdb文件转成TINKER-xyz的时候自动生成的，或者是用PROTEINorNUCLEIC子程序由序列创建结构文件是自动生成的。注意，当你想将TINKER文件转成标准pdb文件是，必须有这个seq文件。SAMPLE.fracTINKER中的单晶胞分坐标文件。其内部格式与TINKER-xyz格式相同，只不过这里的坐标是分坐标而非以Angstrom为单位。**“分坐标”是指原子在晶胞某个方向上的位置是以一个[0,1]区间的小数表示的坐标，其实际值为这个小数乘以该方向的晶胞矢量。**SAMPLE.xmolXMakeMol支持的一种文件类型。TINKER子程序ARCHIVE可以将一系列xyz形式的cyclefile转成XMakemolXYZ文件，然后能用XMakeMol动态显示。.xmol文件并不包含TUNKER原子类型信息，所以不可能再将xmol转回成TUNKER-xyz文件。SAMPLE.carAccelerysInsightII支持的坐标文件。TINKER子程序ARCHIVE可以将一系列xyz形式的cyclefile转成car文件，然后由InsightII动态显示。car文件也不能转回成TINKER-xyz文件。DORCEFIELD.prmTINKER力场参数文件均以prm为扩展名。------------------------4.TINKER子程序------------------------ANALYZE单点能和性质计算：总能，各分项能量，单个原子的能量，总的偶极距和它的各个分量，惯性矩和旋转半径，列出所用力场参数，与各种作用相关的能量。3****J.Ponder,TINKER4.2*****MINIMIZE结构优化，或者说能量最小化。Cartesian坐标。L-BFGS最小化。改进JorgeNocedal算法。需要输入xyz文件名，目标rms梯度(收敛标准）**rms是指前后两个构象原子坐标间的均方差rootmeansquare,用以表示坐标的变化。当能量对坐标变化的梯度接近于0的时候，即认为达到了局部极值)】预优化的时候，建议此值取0.1～1.0kcal/mol/A。**DYNAMIC运行一个MD或随机MD(SD,stochasticdynamics).基于velert积分或Beeman积分（一种改进Velert积分）。**可进行1.NVE,2.NVT,3.NPH,4.NPT四种系综模拟。必须依次输入xyz文件名，力场文件名，模拟步数(N)，时间步长(fs)，输出频率(ps)，系综类型(1/2/3/4)，其它参数（如NVT需要输入温度）**MONTE使用MonteCarlo进行能量最小化。HaroldScheraga课题组开发的算法。MINIROT类似于MINIMIZE，也是结构优化，不使用Cartesian坐标，而仅对内坐标中的二面角(dehedralangle)优化。输出保存在内坐标int文件中，或一系列cycle文件。MINRIGID类似于MINIMIZE，但是在key文件中定义一些group保持刚性。NEWTON一种非常耗时但精确的能量最小化算法。需要计算梯度(一阶导)和Hessian矩阵(二阶导)。**Hessian矩阵计算极其耗时，因为要对每一个原子的每一个坐标分量进行数值差分计算**NEWTROT类似于NEWTON，但只对二面角变量做优化。OPTIMIZEWilliamDavidon的可选条件变量矩阵优化算法。这种算法是用一个估计的HESSIAN矩阵来加速优化。PATH沿某种预设的反应坐标计算一些列能量。Elber的基于拉格朗日乘因子的反应路径跟踪算法的一个变种。PSS分子构象的全局优化。势能平滑化和搜索算法(apotentialsmoothingandsearchalgorithm)。【势能平滑化是一种分子动力学模拟的加速采样技术，用以克服不同局部能量最小点之间的能垒。怎么克服呢？人为加大能量最小点附近的能量，这样整个势能面就变的平滑，方便在整个构象空间采样。采样完成后，使用统计热力学公式重新计算各构象的分布权重】SADDLE分子构型分析，找鞍点的算法。**就是搜过渡态了。过渡态就是在一个方向上是最大，而其他方向都是最小的点。SCAN分子构型分析，找能量的全局最小点。**先找尽可能多的局部能量最小点，然后比较谁是全局最优。困难是很难翻越能垒，怎么办呢？用一个叫basinhoppingmethod的方法VIBRATE正则振动分析，计算振动频率。**找到能量最小点，要计算一下看看有没有虚频XTALFIT使用实验测定的晶体结构数据和热力学数据自动拟合力场参数。实验数据包括晶格能，偶极距。4****J.Ponder,TINKER4.2*****XTALMIN晶体能量最小化。可以优化晶胞参数，即改变盒子的边长和三个晶面角。ALCHEMY运行自由能微扰模拟方法。**比如将溶剂水中的Cl-微扰成一个Br-离子，以计算两者溶剂化自由能的差，即看谁更容易溶解。**ANNEAL模拟退火。**进行常温动力学模拟的时候，由于模拟时间短的限制，往往难以跳出一个局部最小构象。为了对不同的局部最小能量构象采样，可以对体系进行升温，升高到比如1000K跑一会儿，然后再把温度降下来，进行低温下的平衡态模拟和采样，称为模拟退火算法。一般需要反复进行多次。**GDA对Straub的GaussianDensity模拟退火算法的实现。---------------------------5.额外的应用程序--------------------------RADIAL计算径向分布函数。DIFFUSE计算自扩散常数。对均相液体使用爱因斯坦方程。要处理混合体系，得自己改code。CORRELATE从一系列TINKERcylcefiles中计算时间相关函数。需要用户提供函数性质，比如速度自相关函数。SPECTRUM从速度自相关函数计算能谱Powerspectrum。POLARIZE计算分子极化率。以TINKER-xyz为输入。输出包括整体极化率张量及其本征值。**极化率张量是个3*3矩阵**SPACEFILL计算分子的体积和表面积。包括vdW体积，可及表面积并分解为几何组成部分。表面积可分解为每个原子的凸起贡献。XYZEDIT操作TINKER-xyz文件。功能:（1）当前原子序号整体错位；(2)删除单个原子(3)删除某个原子类型(4)删