Corso di Laurea Magistrale in Chimica delle Molecole di Interesse Biologico

Struttura e Dinamica di Biomolecole - 2005/2006

Simuliamo lo stiramento dell' $\alpha$ -elica di un polipeptide formato da dieci residui: AAGAAAAGAA (A=Ala; G=Gly)

Copiare tutti i file della directory ~infochim/biomol/orac/lib sulla directory ~/orac/lib/
Copiare tutti i file della directory ~infochim/biomol/orac/pdb sulla directory ~/orac/pdb/
Creare la directory ~/orac/finale e copiarvi il file di input ~infochim/biomol/orac/finale/ppep.in
Modificare l'input ppep.in cambiando l'istante di inizio (@start) e quello di fine (@end) della forzatura, secondo il compito assegnato

&RUN

  [...]

  STEER @start @end

  TIME @end

  [...]

&END
N.B. il valore di @start non dovrebbe essere inferiore al tempo di equilibratura iniziale (REJECT)
l'input è predisposto per scrivere la traiettoria sul file ppep.pdb e il lavoro sul file ppep.wrk:

&INOUT

  [...]

  ASCII 200.0 OPEN ppep.pdb

  PLOT STEER 10.0 OPEN ppep.wrk

&END

lanciare la simulazione con il comando

orac < ppep.in > ppep.out &
verificare i parametri strutturali ed energetici del sistema durante la simulazione. Alcune energie vengono stampate sul file steer.test; usare il comando post-out per scrivere su standard output il valore di una grandezza media scritta nel file di output, ad es:

post-out P=''TotPot TotTemp'' ppep.out

selezionare le righe da diagrammare dal file del lavoro:

grep bond ppep.wrk > 1.plt
diagrammare la 5 e 7 colonna con plot:

plot 1.plt -5,7

Correggere, nell'input, i tempi di inizio e fine della forzatura e il tempo della simulazione, mantenendo però fissa la durata della forzatura, secondo il compito assegnato.
ripetere i passi precedenti (simulazione e analisi di ciascun percorso), creando via via i file
2.plt, 3.plt, ...
2.pdb, 3.pdb, ...
visualizzare la struttura finale della molecola per ogni percorso e calcolarne gli spostamenti quadratici medi dalla struttura finale del primo percorso (con VMD)
Lo si può fare caricando in VMD la prima e l'ultima istantanea della traiettoria 1, e l'ultima istantanea delle altre; in Main definire come molecola di riferimento (Top) l'ultima istantanea della 1 (cliccare nella colonna T). Gli RMSD vengono calcolati rispetto alla molecola Top.

fare un grafico del lavoro per tutti i percorsi di forzatura:

plot *.plt -5,7
eseguire lo stesso grafico con gnuplot e salvarlo come file JPEG:

set style data lines

plot '1.plt' u 5:7, '2.plt' u 5:7, ...

set term JPEG

set output 'work.jpg'

replot
preparare una tabella con il valore totale del lavoro per ciascun percorso sul file dw
calcolare il valor medio del lavoro, la standard deviation e la stima dell'energia libera con le formule

$\begin{displaymath} \bar{w}=\frac{1}{N}\sum w_{i}\end{displaymath}$

$\begin{displaymath} \sigma=\sqrt{\frac{1}{N-1}\sum(w_{i}-\bar{w})^{2}}\end{displaymath}$

$\begin{displaymath} \Delta G=\bar{w}-\frac{\beta\sigma^{2}}{2}\end{displaymath}$

dove è il numero totale dei dati; i valori di $\bar{w}$ e di $\sigma$ si possono calcolare facilmente dalla tabella con il comando avg:

avg dw | align

I risultati, che andranno riportati in una relazione, consistono in:

Dati: tempo totale di forzatura, velocità di forzatura, numero totale di simulazioni
Valore di RMSD:
1. ( iniziale - finale ) della prima simulazione,
2. (finale di ciascuna delle altre - finale della prima)
Grafico del lavoro in tutte le simulazioni
Valore del lavoro eseguito in ciascuna simulazione, $w_{i}$ , lavoro medio $\bar{w}$ , e standard deviation $\sigma$
Stima del $\Delta G$ ottenuto con la formula citata