在我们MD中我们有时候很少进行水模型的选择,很多时候我们对于不要求精确的体系使用spc
水模型,对于相对要求精确的模型一般使用tip3p
模型,对于离子或者小分子的研究有时候使用tip4p
的模型,这些在gromacs中都是含有的,但是水模型一直在发展,不同的体系可能对于水模型有较大的变化,具体可以查看水模型的综述页面。例如核酸中用的较多的除了tip4p-eW
水模型以外还有OPC
水模型,但是该水模型并未在gromacs中自带,所以需要自己构建,以下简单介绍方法:
关于OPC水模型
简化的经典水模型是实际原子模拟中不可缺少的组成部分。然而,尽管经过几十年的深入研究,这些模型还远未完善。我们开发了一种新的方法来构建广泛使用的点电荷水模型,这与主流水模型参数化技术完全不同。与传统方法相比,除了对称性之外,我们不对模型施加任何几何约束。相反,我们优化点电荷的分布以最好地描述水分子的“静电”。我们使用这种新方法开发了4点OPC和3点OPC3刚性水模型,与常用的刚性模型相比,该模型显示出更为精确地重现大部分的性质。
以OPC水模型为例
首先进行下载GROMACS的OPC,topol文件,若没有带拓扑文件,可以使用例如ACPYPE进行转化。
OPC水模型的topol文件完整如下:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62
| [ atomtypes ] OW OW 0.0000 0.0000 A 3.16655e-01 8.903586e-01 HW HW 0.0000 0.0000 A 0.00000e+00 0.00000e+00 MW MW 0.0000 0.0000 A 0.00000e+00 0.00000e+00 [ moleculetype ] ; molname nrexcl SOL 2 [ atoms ] ; id at type res nr res name at name cg nr charge mass 1 OW 1 SOL OW 1 0 16.00000 2 HW 1 SOL HW1 1 0.67914 1.00800 3 HW 1 SOL HW2 1 0.67914 1.00800 4 MW 1 SOL MW 1 -1.35828 0.00000 #ifndef FLEXIBLE [ settles ] ; i funct doh dhh 1 1 0.08724 0.13712 #else [ bonds ] ; i j funct length force.c. 1 2 1 0.08724 502416.0 0.08724 502416.0 1 3 1 0.08724 502416.0 0.08724 502416.0 [ angles ] ; i j k funct angle force.c. 2 1 3 1 103.6 628.02 103.6 628.02 #endif [ virtual_sites3 ] ; Vsite from funct a b 4 1 2 3 1 0.147722363 0.147722363 [ exclusions ] 1 2 3 4 2 1 3 4 3 1 2 4 4 1 2 3 ; The position of the virtual site is computed as follows: ; ; O ; ; V ; ; H H ; ; Ewald OPC: ; const = distance (OV) / [ cos (angle(VOH)) * distance (OH) ] ; 0.01594 nm / [ cos (51.8 deg) * 0.0872433 nm ] ; then a = b = 0.5 * const = 0.147722363 ; ; Vsite pos x4 = x1 + a*(x2-x1) + b*(x3-x1)
|
我们可以在topol
或者ffnobonded.itp
中恰当的位置写入
1 2 3
| ;opc HW_opc 1 1.008 0.0000 A 0.00000e+00 0.00000e+00 OW_opc 8 16.00 0.0000 A 3.16655e-01 8.903586e-01
|
为了防止污染我把原拓扑中的原子类型增加了后缀,以免报错。然后将原top中的[ atomtypes
]部分删除,重命名为opc.itp
.
由于我们使用的为4点电荷,我是使用的gromacs中tip4p
那一套,反正要进行预平衡的,当然也可以自己预平衡一个水,制作一个gro文件。简单介绍一下我用tip4p选择水模型以后,仅需将topol文件中的水拓扑文件替换为如下:
1 2
| ; Include water topology #include "./amber_na.ff/opc.itp"
|
值得注意的是opc水模型在md过程中需要进行长程色散校正或者使用Lennard Jones PME,即以下mdp设置二选一(默认的gromacs教程中有1设置)
1 2
| 1. DispCorr = EnerPres (Tested) 2. vdwtype = PME
|
参考资料:https://bioinformatics.cs.vt.edu/~izadi/