1

MARBLE-K講習会
2014年10月24日
山根 努

2

１．MARBLEの概要・研究例
２．MARBLEによる計算実習

分子動力学（MD）シミュレーション
MDの基本アルゴリズム
原子間力の計算

MDの力場ポテンシャル関数

Bond

Angle

運動方程式による
原子位置の更新

初のタンパク質MDを行ったKarplusらが2013年ノーベル化学賞を受賞

アクアポリンの生体膜中でのMD 全原子数〜16万
 数千万〜数十億ステップの計算
 スパコンが必要（http://www.nobelprize.org/）

TorsionNonbond (Elec, vdW)

MARBLE( olecul

Simulation program for iomo

cules)

 蛋白質をはじめとする生体高分子の全原子シミュレーションを目的として開発された分子シミュレーションプログラム
 X線・中性子溶液散乱、NMR、質量分析等、各種構造生物学データを活用した生体分子構造機能解析を行うことを目指して開発。

パケージとして提供
分子の構造
データ

シミュレーションに必要なデータプリポスト処理molx

出力：座標の履歴

解析
ソフトウエア群

MARBLE-K

 世界標準アルゴリズムを装備（PME等）
 先端アルゴリズムも装備（シンプレクティック剛体法等）
 CHARMM Force Fieldでの計算（AMBER Force Fieldにも対応）






立体構造変化
立体構造ゆらぎ
自由エネルギー
実験との対応NMR，SAXSなど

MARBLE Home Page
MARBLE HOME PAGE (http://tsurumi.yokohama-cu.ac.jp/bioinfo/marble)

MARBLEのパッケージ
マニュアルをダウンロードできます。

メーリングリスト（marble-users)開設

計算原理
並列化の方法 シミュレーションを行う系の空間をX, Y, Z方向に等間隔な複数のセルに分割

 並列計算に用いるプロセスをX, Y, Z方向に配置。
 各プロセスが、配置された場所の空間上隣接する複数のセルの計算を担当するように分割。
MARBLEでは、インプットファイル中でPME(Particle Mesh Ewald)法のパラ
メータd_gridを指定することで自動的にセルの分割とプロセスの配置数を算出して計算を実行している計算速度（small system, FX10 ）Ubiquitin (76 residues, 1231 atoms) in explicit water (7713 water molecules)
Total Number of Atoms: 24370
Periodic Boundary Condition: 62.17 [A] x 62.17 [A] x 62.17 [A]PT Control: NVE ensemble

50

Thread = 4
Thread = 8

Bench Time [ns/day]40

Thread = 16
30

20

10

0
0

500

#of cores

1000

計算速度（large, FX10）
AcrB (1033x3 residues, 47554 atoms)
in explicit water (108565water molecules) and lipid (811 POPE molecules)
Total Number of Atoms: 474665
Periodic Boundary Condition:167.17 [A] x 167.17 [A] x 165.61 [A]PT Control: NVE ensemble
15

Bench Time [ns/day]Thread = 4

Thread = 8
Thread = 16

10

5

0
0

2000

4000

#of cores

6000

8000

計算速度（large, K）
AcrB (1033x3 residues, 47554 atoms)
in explicit water (108565water molecules) and lipid (811 POPE molecules)
Total Number of Atoms: 474665
Periodic Boundary Condition:167.17 [A] x 167.17 [A] x 165.61 [A]PT Control: NVE ensemble
30

Bench Time [ns/day]Thread = 4
Thread = 8

25
20
15

10
5
0
0

20000

40000

#of cores

60000

80000

10

MARBLE-K講習会（MARBLEを用いた計算例）
2014年10月24日
山根 努

11

MARBLEを用いた研究例（MARBLEによる実験データの解釈）
NMRでの例

水を介した分子認識

制限酵素EcoO109I

構造ゆらぎ方向(赤)と構造変化方向(青)の一致

S2DNA結合タンパク質
PhoB

X線溶液散乱実験での例

残基番号

オーダーパラメータの検証（赤：計算、青：実験）(JACS, 2010)

 実験データを再現
 ダイナミクスに関する情報が得られる

散乱プロファイルの検証（青：計算、ピンク：実験）(Biophys J, 2009)

12

MARBLEを用いた研究例
多剤排出トランスポーターAcrBの分子動力学シミュレーション

AcrA/AcrB/TolC

大腸菌などのグラム陰性細菌に存在●大腸菌のもつ薬剤抵抗性の主要因
排出するもの…抗生物質
消毒剤、抗がん剤、色素性毒素、界面活性剤など

H+

全長１０４９残基のモノマーのホモ３量体

Drug
脂質二重膜

Murakami et al., Nature , 419, 587-593 (2006)

13

MARBLEを用いた研究例
多剤排出トランスポーターAcrBの分子動力学シミュレーション
大腸菌などのグラム陰性細菌に存在●大腸菌のもつ薬剤抵抗性の主要因
排出するもの…抗生物質、消毒剤、抗がん剤、
色素性毒素、界面活性剤など
プログラム: MARBLE (Ikeguchi)
力場: CHARMM 27
長距離相互作用: (Particle-mesh Ewald)
アンサンブル: NPT
シミュレーション温度:300K,
時間刻み:2fs
SystemLipid：POPE 809 molecules (101,125 atoms）
water：TIP3P model 108,385 molecules(325,155 atoms）
protein：(PDB ID: 2DHH)（47,724 atoms）+
Ion：Na (36 atoms)
Total：474,040 atoms
Box size: 160Å X 160Å X 180Å

14

MARBLEを用いた研究例
多剤排出トランスポーターAcrBの分子動力学シミュレーション

PN1

TM5, TM6
薬剤の入り口が開く

PC2

TM8

15

MARBLE-K講習会（MARBLEを用いた分子動力学計算の実習）

16

ノイラミニダーゼ・オセルタミビル（タミフル）複合体の分子動力学計算

実習の流れ（1）MARBLEによる分子動力学計算の実行（２）計算結果の観察（VMDを用いて）

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

17

MARBLEでの計算の流れ

今回の実習では….

初期構造（PDB file）

初期構造のチェック（前準備）

molx

力場の指定
モデルビルディング
システムビルディング

crdファイル
mdatファイル

MARBLEエネルギー
極小化
crdファイル

平衡化

平衡化（１） 昇温過程（NVT, リスケーリング, 拘束入り）平衡化（２） （NPT, extended_system, 拘束を外す）

crdファイル

本計算

NPT, extended_system

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行
初期構造（PDB file）

18

インプットファイル：初期構造のPDBファイル

 初期構造（PDBファイル）をもとに以下の操作をする。

molx(1) 力場の指定（基本的にCHARMMフォーマットの力場を用いる）(2) モデルビルディング：初期構造について以下の操作をする。
 部分的に欠損している原子を補う（水素や重原子）
crdファイル ジスルフィド結合などの化学修飾を定義する
mdatファイル

MARBLEエネルギー
極小化
crdファイル

平衡化
crdファイル

本計算(3)システムビルディング：蛋白質分子周辺の環境を構築
 周期境界のボックスの生成 水分子およびイオンを発生させる
アウトプットファイル
pdbファイル：構築された系の座標情報
crdファイル：構築された系の情報を含むファイル。以降のMARBLE
でのエネルギー最小化計算は、このファイルの情報で始める。

mdatファイル：構築された系の力場、ボックスなどのパラメータ情報を含む。以降のMARBLEでの全ての計算で用いる。

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

19

初期構造
（PDB file）

エネルギー最小化計算
 最急降下法 or/and 共役勾配法が用意されている。
（それぞれ独立にあるいは、組み合わせて利用）

molx

分子動力学計算（平衡化・本計算）
アンサンブル
 NVE, NVT, NPT
 NPAT, NPT_xyz, NPT_isoxy, NPT_flexible （膜蛋白など用）

crdファイル 温度コントロールの方法
mdatファイル

MARBLEエネルギー
極小化
crdファイル

平衡化
crdファイル

本計算

 スケーリング（昇温過程で使う）
 拡張アンサンブル

拘束条件
 position_harmonic: 参照座標の位置で拘束をかける rmsd: 参照構造との間のrmsdで拘束
 指定した2つの領域の重心間距離で拘束
 二面角拘束 距離拘束 角度拘束 Nmr:nmrの構造決定用の拘束（原子間距離、二面角拘束）
etc……

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

MARBLEで出力されるファイル
初期構造（PDB file）

molx
crdファイル
mdatファイル

MARBLEエネルギー
極小化
crdファイル

平衡化
crdファイル

本計算

pdbファイル MARBLE実行時の系の最終構造の座標
crdファイル（molxでも生成される） MARBLE実行時の系の最終構造の座標
 最終構造の速度
 周期境界の箱の情報 アンサンブルの情報（温度・圧力）
trjファイル 系の経時変化情報。
（座標・速度・周期境界の箱の情報）
propファイル
 計算途中のさまざまな変化量
outファイル（標準出力）
 実行した計算内容
 エネルギー・圧力・温度・実行速度の情報

20

21

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

CHARMM力場について
CHARMM 力場は以下のアドレスからダウンロード
http://mackerell.umaryland.edu/CHARMM_ff_params.html

CHARMM力場
CHARMM22, 27, 36など

この辺からダウンロードできます（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

22

CHARMM力場
Top（トポロジー） ファイルとpar（パラメータ）ファイルからなる topファイル：分子のトポロジーに関する情報
 各残基や分子の情報（構造と部分電荷の情報） 化学修飾を行うパッチ（末端の処理、ジスルフィド結合、プロトン化など）
 parファイル：計算に用いるパラメータに関する情報（原子名の定義、力の定数、結合長、結合角、LJパラメータなど） topparファイル：分子の種類によっては、topparファイルとして、
topファイルとparファイルの内容が合わせて書いてある。
Topファイルを見て計算したい分子の情報がなければ、新たにtopとparファイルの情報を作る必要があります。
今回の計算の中で用いているタミフルは、
CHARMM36のパラメータセットであるcgen_ffを用いて構築しました。
（あとで説明します）

23（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

CHARMM力場の例 （topファイル：各残基や分子の情報）
残基のトポロジー情報の例（アラニン）（top_all36_prot.rtfより)
残基名

CHARMM力場での原子名
部分電荷

RESI ALA
0.00
GROUP
ATOM N
NH1-0.47 !
|
ATOM HN
H
0.31 ! HN-N
ATOM CACT1
0.07 !
|HB1
ATOM HA
HB1
0.09 !
|/GROUP! HA-CA--CB-HB2
ATOM CBCT3-0.27 !
|¥
ATOM HB1 HA30.09 !
|HB3
ATOM HB2 HA30.09 !
O=C
ATOM HB3 HA30.09 !
|GROUP!
ATOM C
C
0.51
ATOM O
O-0.51
BOND CB CA N HN N CA
BOND C CA C +N CA HA CB HB1 CB HB2 CB HB3
DOUBLE O CIMPR N -C CA HN C CA +N O
CMAP -C N CA C
N CA C +N
DONOR HN N
ACCEPTOR O C
IC -C
CA
*N
HN
1.3551 126.4900 180.0000 115.4200
IC -C
N
CA
C
1.3551 126.4900 180.0000 114.4400
IC N
CA
C
+N
1.4592 114.4400 180.0000 116.8400
IC +N
CA
*C
O
1.3558 116.8400 180.0000 122.5200
IC CA
C
+N
+CA
1.5390 116.8400 180.0000 126.7700
IC N
C*CA CB
1.4592 114.4400 123.2300 111.0900
IC N
C*CA HA
1.4592 114.4400 -120.4500 106.3900
IC C
CA
CB
HB1
1.5390 111.0900 177.2500 109.6000
IC HB1 CA*CB HB2
1.1109 109.6000 119.1300 111.0500
IC HB1 CA*CB HB3
1.1109 109.6000 -119.5800 111.6100

構成する原子の情報

0.99961.53901.35581.22971.4613
1.54611.08401.11091.11191.1114

 内部座標形式で指定された残基の標準的な構造情報。
 Molxでの水素原子およ
びそのほかの欠損原子の補完に用いられる24（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

CHARMM力場の例 （topファイル：パッチ）
パッチの例：ジスルフィド結合（top_all36_prot.rtfより)PRES DISU-0.36 ! patch for disulfides. Patch must be 1-CYS and 2-CYS.
! use in a patch statement! follow with AUTOgenerate ANGLes DIHEdrals command

GROUP
ATOM 1CB CT2-0.10 !
ATOM 1SG SM-0.08 !
2SG--2CB-GROUP!
/ATOM 2SG SM-0.08 ! -1CB--1SGATOM 2CB CT2-0.10 !
DELETE ATOM 1HG1DELETE ATOM 2HG1BOND 1SG 2SG
IC 1CA 1CB 1SG 2SG
0.0000 0.0000 180.0000
IC 1CB 1SG 2SG 2CB
0.0000 0.0000
90.0000
IC 1SG 2SG 2CB 2CA
0.0000 0.0000 180.0000

0.00000.00000.00000.00000.00000.0000パッチの例：標準的なC末端（top_all36_prot.rtfより)PRES CTER-1.00 ! standard C-terminus
GROUP! use in generate statement
ATOM CCC
0.34 !
OT2(-)
ATOM OT1 OC-0.67 ! /ATOM OT2 OC-0.67 ! -C
DELETE ATOM O! ¥¥BOND C OT2!
OT1DOUBLE C OT1IMPR C CA OT2 OT1ACCEPTOR OT1 CACCEPTOR OT2 C
IC N
CA
C
OT2
0.0000 0.0000 180.0000 0.0000
IC OT2 CA*C
OT1
0.0000 0.0000 180.0000 0.0000

0.00000.0000

Molxはパッチで定義されている化学修飾の生成ルール
に従って処理を行っている。

力場について
Bond

Angle

TorsionNonbond(Elec, vdW)

𝑉 r = 𝐸𝑏𝑜𝑛𝑑 + 𝐸𝑎𝑛𝑔𝑙𝑒 + 𝐸𝑡𝑜𝑟𝑠𝑖𝑜𝑛 + 𝐸𝑛𝑜𝑛𝑏𝑜𝑛𝑑

26（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

CHARMM力場の例（parファイル）
 分子中に含まれるさまざまなパラメータを含んでいる
parファイルの例（par_all36_prot.prmより）原子の質量の情報（MASS)
topファイルで記されているCHARMM力場での原子名の定義
ATOMS
MASS
31 H
MASS
32 HC
MASS
33 HA
MASS
34 HP
MASS
35 HB1MASS
36 HB2MASS
37 HR1MASS
38 HR2MASS
39 HR3
MASS
40 HS
MASS
41 HE1MASS
42 HE2………………………………..

1.00800 ! polar H
1.00800 ! N-ter H
1.00800 ! nonpolar H
1.00800 ! aromatic H
1.00800 ! backbone H
1.00800 ! aliphatic backbone H, to CT2
1.00800 ! his he1, (+) his HG,HD2
1.00800 ! (+) his HE1
1.00800 ! neutral his HG, HD2
1.00800 ! thiol hydrogen1.00800 ! for alkene; RHC=CR
1.00800 ! for alkene; H2C=CR

同じ種類の元素でも、複数種類ある（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

27

CHARMM力場の例（parファイル） ーつづきー 分子中に含まれるさまざまなパラメータを含んでいる
parファイルの例（par_all36_prot.prmより）
BONDS!
!V(bond) = Kb(b - b0)**2!
!Kb: kcal/mole/A**2!b0: A!
!atom type Kb
b0!
NH2 CT1
240.000
1.4550 ! From LSN NH2-CT2!
!Indole/Tryptophan
CA
CAI
305.000
1.3750 ! from CA CACAI CAI
305.000
1.3750 ! atm, methylindole, fit CCDSSCPT CA
300.000
1.3600 ! atm, methylindole, fit CCDSSCPT CAI
300.000
1.3600 ! atm, methylindole, fit CCDSSCPT CPT
360.000
1.3850 ! atm, methylindole, fit CCDSS………………………………..

Bond

𝐸𝑏𝑜𝑛𝑑

28

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

CHARMM力場の例（parファイル） ーつづきー 分子中に含まれるさまざまなパラメータを含んでいる
parファイルの例（par_all36_prot.prmより）ANGLES!
!V(angle) = Ktheta(Theta - Theta0)**2!
!V(Urey-Bradley) = Kub(S - S0)**2!
!Ktheta: kcal/mole/rad**2!Theta0: degrees!Kub: kcal/mole/A**2 (Urey-Bradley)!S0: A!
!atom types
KthetaTheta0Kub!
H
NH2 CT1
50.000111.00NH2 CT1 CT2
67.700110.00NH2 CT1 CT3
67.700110.00CT1 CDOH1
55.000110.50CT3 CT1 CD
52.000108.00………………………………..

Angle

𝐸𝑎𝑛𝑔𝑙𝑒S0! From LSN HC-NH2-CT2! From LSN NH2-CT2-CT2! From LSN NH2-CT2-CT2! From ASPP CT2-CD-OH1! Ala cter

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

29

CHARMM力場の例（parファイル） ーつづきー 分子中に含まれるさまざまなパラメータを含んでいる

Torsionparファイルの例（par_all36_prot.prmより）
DIHEDRALS!
!V(dihedral) = Kchi(1 + cos(n(chi) - delta))!
!Kchi: kcal/mole!n: multiplicity!delta: degrees!
!atom types
Kchi
n
delta
!
!Neutral N terminus
NH2 CT1 C
O
0.0000 1
0.00
NH2 CT1 C
NH10.0000 1
0.00
H
NH2 CT1 CT10.0000 1
0.00
H
NH2 CT1 C
0.0000 1
0.00
H
NH2 CT1 HB10.1100 3
0.00! From LSN HC-NH2-CT2-HA
H
NH2 CT1 CT2
0.1100 3
0.00! From LSN HC-NH2-CT2-CT2
H
NH2 CT1 CT3
0.1100 3
0.00! From LSN HC-NH2-CT2-CT2………………………………..

𝐸𝑡𝑜𝑟𝑠𝑖𝑜𝑛

30（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

CHARMM力場の例（parファイル） ーつづきー 分子中に含まれるさまざまなパラメータを含んでいる
parファイルの例（par_all36_prot.prmより）Nonbond (vdW)

NONBONDED nbxmod 5 atom cdiel fshift vatom vdistance vfswitch cutnb 14.0 ctofnb 12.0 ctonnb 10.0 eps 1.0 e14fac 1.0 wmin 1.5!adm jr., 2013 correction!
!V(Lennard-Jones) = Eps,i,j[(Rmin,i,j/ri,j)**12 - 2(Rmin,i,j/ri,j)**6]!
!epsilon: kcal/mole, Eps,i,j = sqrt(eps,i * eps,j)!Rmin/2: A, Rmin,i,j = Rmin/2,i + Rmin/2,j!
!atom ignored
epsilonRmin/2
ignoredeps,1-4
Rmin/2,1-4!
!carbons
C
0.000000 -0.110000
2.000000 ! ALLOWPEP POL ARO! NMA pure solvent, adm jr., 3/3/93
CA
0.000000 -0.070000
1.992400 ! ALLOW
ARO! benzene (JES)CC
0.000000 -0.070000
2.000000 ! ALLOWPEP POL ARO! adm jr. 3/3/92, acetic acid heat of solvationCD
0.000000 -0.070000
2.000000 ! ALLOW POL! adm jr. 3/19/92, acetate a.i. and dH of solvation
CE1
0.000000 -0.068000
2.090000 !
! for propene, yin/adm jr., 12/95
CE20.000000 -0.064000
2.080000 !
! for ethene, yin/adm jr., 12/95………………………………..

𝐸𝑛𝑜𝑛𝑏𝑜𝑛𝑑

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

31

本日の実習の流れ
初期構造（PDB file）

初期構造のチェック（前準備）molx
crdファイル
mdatファイル

力場の指定モデルビルディング
システムビルディング

本日の講習では、 molx MARBLE
エネルギー最小化
平衡化（１）を行います。

MARBLEエネルギー
極小化
crdファイル

平衡化

平衡化（１） 昇温過程（NVT, リスケーリング, 拘束入り）平衡化（２） （NPT, extended_system, 拘束を外す）

crdファイル

本計算

NPT, extended_system

32（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

計算例：ノイラミニダーゼ＋タミフル
使用する構造（PDB_ID:2hu4 A chain)(オセルタミビル）

http://kusuri-jouhou.com/training-course/influenza8.html

33（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

MDの準備（molxの実行）
Molxを実行する前にチェックすること
 構造に欠損がないか？
使用する構造（PDB_ID: 2hu4 A chain)は…..
 構造のマルチコンフォマーの有無（あるならば、一通りの構造に修正）
両末端領域が欠損→各末端をそれぞれAce, NMe(CT3)にする。

CH3
 アミノ酸のプロトン化状態の決定（特にヒスチジン）
アミノ酸
アミノ酸

CH3

 ジスルフィド結合の有無

Ace（デフォルトでは、-NH3+、-COO-となります）
水素原子がない→molxで自動的に発生させる

Nme(CT3)

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

34

MDの準備（molxの実行）
Molxを実行する前にチェックすること
 アミノ酸のプロトン化状態の決定（特にヒスチジン）

使用する構造（PDB_ID: 2hu4 A chain)は….. 7つのヒスチジン残基が存在
CHARMMで用いられている
ヒスチジンのタイプ

PDBファイルからプロトン化にかかわるアミノ酸のpKaを計算してくれる→pKaを予測するプログラム等を利用する（例：H++)
H++のホームページ（http://biophysics.cs.vt.edu)

35（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

4. MDの準備（molxの実行）
Molxを実行する前にチェックすること
 パラメータが準備されていない分子、残基を含んでいるか？
使用する構造（PDB_ID: 2hu4 A chain)は…..

オセルタミビルが存在→（CHARMM36では）cgen_ffパラメータセットから、
topparファイルを作成するサイト（ParamChem）を利用＊cgen_ffの詳細は、各種のチュートリアルのページなどを検索して参考にしてください。
（例えば、http://www.cecam.org/
workshop-5-805.html）
ParamChemのホームページ（https://cgenff.paramchem.org/)（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

36【１：MARBLEによる分子動力学計算の実行】
横浜市大の鶴見キャンパスのスパコンCray XE6にログインして、MARBLE-KによりMD計算を行います。
 まず、Linuxを立ち上げ、ログインし、端末ウインドウを開きます。
（端末は、デスクトップ上で右ボタンをクリックして“端末を開く”を選びます）

 端末ウインドウから、下記のコマンドでスパコンにログインします。
[ike@pc101 ~]$ ssh -X guest??@192.168.1.4
パスワードは、guest??です 。
??：指示された数字が入ります。
 koushuディレクトリに入ります。
guest01@bits1:~> cd koushu

37（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

4. MDの準備（molxの実行） molxディレクトリに入ります
guest01@bits1:~/koushu> cd molx
 molx.inの中を開きます
guest01@bits1:~/koushu/molx> less molx.in
charmm_top_file ../toppar/top_all36_prot.rtf
charmm_top_file ../toppar/top_all36_cgenff.rtf
charmm_par_file ../toppar/par_all36_prot.prm
charmm_par_file ../toppar/par_all36_cgenff.prm
charmm_toppar_file ../toppar/toppar_water_ions.str
charmm_toppar_file G39.str

input_pdb_file 2hu4_mod.pdb
output_mdat_file 2hu4-molx.mdat
output_crd_file 2hu4-molx.crd
output_pdb_file 2hu4-molx.pdb
alias CD1 CD
alias OXT O
rename_residue 44A HSE
rename_residue 62A HSP
rename_residue 73A HSE
rename_residue 103A HSE
rename_residue 193A HSP
rename_residue 215A HSP
rename_residue 327A HSE

力場の指定（CHARMM36)
初期構造のPDBファイルを指定(A chain のみ、残基番号を変更）

出力ファイル名を指定
PDBファイル中での原子名を変更（CHARMM力場での名前に変更）＊該当箇所のみに適用される

PDBファイル中での残基名を変更(ヒスチジンのプロトン化状態を指定）…………………………………………………………………
残基番号+chain ID 変更する残基名38（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

4. MDの準備（molxの実行）

molx.in 続き……………………………………………….
patch_ter ACE
1A
patch_ter CT3 385A
patch DISU 10A 335A
patch DISU 42A 47A
patch DISU 102A 149A
patch DISU 151A 156A
patch DISU 197A 210A
patch DISU 199A 208A
patch DISU 236A 253A
patch DISU 339A 364A

周期境界の箱の決め方
N末端
C末端

ジスルフィド結合

align_axis diagonal
solvent_cube
onsolvent_pdb_file watbox216.pdb
ion SOD CLA
ion_placement random
ion_density 150 #mmol

パッチの指定溶媒、イオンに関わる設定
 周期境界の箱の設定
 水を発生 イオン強度、イオンの配置方法の設定

molx インプットファイル > アウトプットファイル
guest01@bits1:~/koushu/molx> ../bin/molx.0.6.3-cray molx.in > molx.out

 molxコマンドを実行します。

molxを実行すると、以下の
2hu4-molx.crd：MD計算に利用する座標ファイル
2hu4-molx.mdat：MD計算に用いるパラメータファイル
2hu4-molx.pdb：molxを実行後の座標の確認用PDBファイルの3ファイルができます。

MARBLEでの計算に利用

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行
 molx.logの中身を開きます。
guest01@bits1:~/koushu/molx> less molx.out

39****************************************
Molx (Version 0.6.3)
Host: bits1
Date: Wed Oct 15 20:34:48 2014
Control File: molx.in****************************************CHARMM TOP FILE: ../toppar/top_all36_prot.rtf
Version 36.1
Number of types of atomic mass : 53
Number of residues : 23
Number of residues for patching : 23

エラーや警告に注意して眺めるべし！

………………………………….
Molecular Data (mdat) Information:
Number of atoms: 40368
Number of atom types: 63
Number of residues: 11949
Number of molecules: 11565
Number of bonds: 40396
Number of bond types: 105
Number of angles: 22093
Number of angle types: 226
Number of dihedrals: 15618 (term: 18495)
Number of dihedral types: 478
Number of impropers: 1023
Number of improper types: 19
Number of cmap terms: 385
Number of cmap types: 5
Number of solute molecules: 2
Total charge: -0.000000
Periodic Boundary Box:
74.81
0.00
0.00
0.00 74.81
0.00
0.00
0.00 74.81

ファイルの最後に出力される系のサマリーもチェックする。

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

40

本日の実習の流れ
初期構造（PDB file）

初期構造のチェック（前準備）

本日の講習では、
力場の指定
 molxモデルビルディング
molx
システムビルディング  MARBLE
エネルギー極小化
crdファイル
mdatファイル
平衡化（１）を行います。
MARBLEエネルギー
極小化
crdファイル

平衡化
crdファイル本計算

 Molxで作成された構造中の原子間のクラッシュなどを取り除き安定な状態にする
平衡化（１） 昇温過程（NVT, リスケーリング, 拘束入り）平衡化（２） （NPT, extended_system, 拘束を外す）
NPT, extended_system

41（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行
 minimディレクトリに入ります
guest01@bits1:~/koushu/molx> cd ../minim

 min.inの中を開きます
guest01@bits1:~/koushu/minim> less min.in[input]パラメータセット(mdatファイル）
mdat_file = ../molx/2hu4-molx.mdat
初期座標（crdファイル）
crd_file = ../molx/2hu4-molx.crd(molxで出力されたもの）[nonbond]
cutoff = 10.0

非結合相互作用のカットオフ（Å）[ewald]d_grid = 1.1

Particle Mesh Ewaldの逆格子項の計算で用いるメッシュの設定（アウトプットファイルで言及します）[restraint]
method = position_harmonicgroup = atom non_hydrogen
1A 385A
group = atom non_hydrogen 800A 800A
crd_file = ../molx/2hu4-molx.crd
k = 1.0 #kcal/mol/ang2[min]step = 1500

拘束の設定（Position harmonic)
蛋白質とタミフルの重原子のみを拘束

エネルギー極小化のステップ数（再急降下法）[output]
crd_file = 2hu4-min.crd
pdb_file = 2hu4-min.pdb

最終構造のcrdファイル、
pdbファイルを指定

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

42

 min.shの中を開きます
guest01@bits1:~/koushu/minim> less min.sh
プロセス数１６で1プロセスあたり8スレッドで計算（全部で128コア使用）#!/bin/bash#PBS -N marble#PBS -S /bin/bash#PBS -j oe#PBS -V#PBS -l mppwidth=16#PBS -l mppnppn=4#PBS -l mppdepth=8#PBS -q p128a
unset DISPLAY
cd $PBS_O_WORKDIR

marble インプットファイル アウトプットファイル
export OMP_NUM_THREADS=8
aprun -d 8 -n 16 -N 4 -cc numa_node -S 1 ../bin/marble.0.6.3-cray min.in min.out

 スパコンにジョブを投入します。
guest01@bits1:~/koushu/minim> qsub min.sh 自分のジョブが実行されているかを確認します。
guest01@bits1:~/koushu/minim> qinfo
 ラックの中のどこで自分のジョブが実行されているのかを確認します。
guest01@bits1:~/koushu/minim> xtnodestat

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

43

 自分のジョブが終了したら、ジョブのアウトプットをみて下さい。
guest01@bits1:~/koushu/minim> less min.out****************************************MARBLE (Version 0.6.3)
Program: ../bin/marble.0.6.3-cray
Host: nid00076
PE: 16
Threads: 8
Date: Thu Oct 16 07:38:16 2014
Control File: min.in
Log File: min.out******************************************STEP 1.

Read Control File[input]mdat_file = ../molx/2hu4-molx.mdat
crd_file = ../molx/2hu4-molx.crd[nonbond]
cutoff = 10.0
[ewald]d_grid = 1.1

インプットファイルに書かれている以外の計算の設定の詳細は”STEP 2. Setup”に書
かれています[restraint]
method = position_harmonicgroup = atom non_hydrogen
1A 385A
group = atom non_hydrogen 800A 800A
crd_file = ../molx/2hu4-molx.crd
k = 1.0 #kcal/mol/ang2[min]step = 1500
[output]
crd_file = 2hu4-min.crd
pdb_file = 2hu4-min.pdb-----------------------------------------------------------------------------

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

44

 生成されたファイル2hu4-min.pdb, 2hu4-min.crdがあることを確認してください。
guest01@bits1:~/koushu/minim> ls

 エネルギーの履歴をグラフにしてみます。
guest01@bits1:~/koushu/minim> ./plot-min.sh

min.outの情報からプロットしています（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

45

本日の実習の流れ
初期構造（PDB file）

初期構造のチェック（前準備）molx
crdファイル
mdatファイル

力場の指定モデルビルディング
システムビルディング

本日の講習では、 molx MARBLE
エネルギー極小化
平衡化（１）を行います。

MARBLEエネルギー
極小化
crdファイル

平衡化

平衡化（１） 昇温過程（NVT, リスケーリング, 拘束入り）平衡化（２） （NPT, extended_system, 拘束を外す）

crdファイル

本計算

NPT, extended_system

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行
ここでは、練習のために、短い計算を行います。（約30分くらい） equilディレクトリに移動し、eq01.inを開きます
guest01@bits1:~/koushu/minim> cd ../equil
guest01@bits1:~/koushu/equil> less eq01.in

46[input]mdat_file = ../molx/2hu4-molx.mdat
crd_file = ../minim/2hu4-min.crd[init]
temperature = 10.0
[nonbond]
cutoff = 10.0

[ewald]d_grid = 1.1[PT_control]
ensemble = NVT
method = rescaling
temperature = 10
gradual_change_T = 25000 300[constraint]
rigid_body = hydrogen[restraint]
method = position_harmonicgroup = atom non_hydrogen
1A 385A
group = atom non_hydrogen 800A 800A
crd_file = ../minim/2hu4-min.crd
k = 1.0 #kcal/mol/ang2

アンサンブルの設定（NVT）
温度コントロール（rescaling）
昇温の設定（25,000 stepで10K→300K）
水素を剛体として扱う（水素の結合に関わる振動を固定）

拘束の設定（Position harmonic)

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行[md]
time_step = 2.0
step = 125000
print_step = 100
trj_file = 2hu4-eq01.trj
trj_output = X
trj_step = 500
trj_wrap_molecules = on
prop_file = 2hu4-eq01.prop
prop_step = 100[output]
crd_file = 2hu4-eq01.crd
pdb_file = 2hu4-eq01.pdb

47

ＭＤの設定
 時間刻み、 シミュレーションステップ数、
 出力ファイルの設定（ファイル名、出力頻度）

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

48



MDを実行するために、スパコンにジョブを投入します。
guest01@bits1:~/koushu/equil> qsub equil.sh

自分のジョブが実行されているのを確認します。
guest01@bits1:~/koushu/equil> qinfo



ラックの中のどこで自分のジョブが実行されているのかを確認します。
guest01@bits1:~/koushu/equil> xtnodestat

休憩（１５分くらい）（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

49

本日の実習の流れ
初期構造（PDB file）

初期構造のチェック（前準備）molx
crdファイル
mdatファイル

力場の指定モデルビルディング
システムビルディング

本日の講習では、 molx MARBLE
エネルギー極小化
平衡化（１）を行います。

MARBLEエネルギー
極小化
crdファイル

平衡化

平衡化（１） 昇温過程（NVT, リスケーリング, 拘束入り）平衡化（２） （NPT, extended_system, 拘束を外す）

crdファイル

本計算

NPT, extended_system

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行
 equilディレクトリの、eq02.inを開きます
guest01@bits1:~/koushu/equil> less eq02.in

50[input]mdat_file = ../molx/2hu4-molx.mdat
crd_file = 2hu4-eq01.crd[nonbond]
cutoff = 10.0
[ewald]d_grid = 1.1[PT_control]
ensemble = NPT
method = extended_systemtemperature = 300
initialize = on

NVTからNPTに変更
rescaling から extended_system に変更＊アンサンブルが変更するときにのみ
initialize = onを指定する！

[constraint]
rigid_body = hydrogen[restraint]
method = position_harmonicgroup = atom non_hydrogen
1A 385A
group = atom non_hydrogen 800A 800A
crd_file = ../minim/2hu4-min.crd
k = 1.0 #kcal/mol/ang2
gradual_change_k = 50000 0

拘束の設定（Position harmonic)
ばね定数を50,000 stepで徐々に0にする（gradual_change_k）

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行[md]
time_step = 2.0
step = 500000
print_step = 100
trj_file = 2hu4-eq02.trj
trj_output = X
trj_step = 100
trj_wrap_molecules = on
prop_file = 2hu4-eq02.prop
prop_step = 100[output]
crd_file = 2hu4-eq02.crd
pdb_file = 2hu4-eq02.pdb

51

ＭＤの設定
 時間刻み、 シミュレーションステップ数、
 出力ファイルの設定（ファイル名、出力頻度）

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

52

本日の実習の流れ
初期構造（PDB file）

molx
crdファイル
mdatファイル

初期構造のチェック（前準備）

力場の指定モデルビルディング
システムビルディング

本日の講習では、 molx MARBLE
エネルギー最小化
平衡化（１）を行います。

MARBLEエネルギー
極小化
crdファイル

平衡化

平衡化（１） 昇温過程（NVT, リスケーリング, 拘束入り）平衡化（２） （NPT, extended_system, 拘束を外す）

crdファイル

本計算

NPT, extended_system

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行 prunディレクトリに移動し、prun01.inを開きます
guest01@bits1:~/koushu/equil> cd ../prunguest01@bits1:~/koushu/prun> less prun01.in[input]mdat_file = ../molx/2hu4-molx.mdat
crd_file = ../equil/2hu4-eq02.crd
restart = on
[nonbond]
cutoff = 10.0
[ewald]d_grid = 1.1[PT_control]
ensemble = NPT
temperature = 300
method = extended_system[constraint]
rigid_body = hydrogen[md]
time_step = 2.0
step = 500000
print_step = 100
trj_file = 2hu4-prun01.trj
trj_output = X
trj_step = 500
trj_wrap_molecules = on
prop_file = 2hu4-prun01.prop
prop_step = 100[output]
crd_file = 2hu4-prun01.crd
pdb_file = 2hy4-prun01.pdb

前の計算で生成した
crdファイルの情報を
引き継ぐ

53

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

54

 そろそろ計算が終了していると思うので、計算が終了していることを確認してください。
guest01@bits1:~/koushu/prun> qinfo equilディレクトリに戻り、アウトプットファイルを開いてみて下さい。
guest01@bits1:~/koushu/equil> cd ../equil
guest01@bits1:~/koushu/equil> less eq01.out****************************************MARBLE (Version 0.6.3)
Program: marble.0.6.3-cray
Host: nid00047
PE: 64Threads: 8
Date: Wed Oct 15 11:42:30 2014
Control File: eq00.in
Log File: eq01.out******************************************STEP 1.

Read Control File[input]mdat_file = ../molx/2hu4-molx.mdat
crd_file = ../minim/2hu4-min.crd[nonbond]
cutoff = 10.0
[ewald]d_grid = 1.1[PT_control]
ensemble = NVT
method = rescaling
temperature = 10
gradual_change_T = 50000 300[constraint]
rigid_body = hydrogen[restraint]

途中、シミュレーションの速度のベンチマークが出力されます（”Benchmark
Time”を検索すると出てきます）
最後に、エネルギーの収束性（ドリフト）などの情報が出力されます。

（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行

55

 トラジェクトリ（履歴）ファイルを開いてみて下さい。
guest01@bits1:~/koushu/equil> less 2hu4-eq01.trj# TRAJECTORY BY MARBLE n_atom: 40368, output: X
47.682 38.747 14.057
48.664 38.525 13.586
47.783 38.615 15.155
47.427 39.809 13.853
46.629 37.858 13.520
45.668 38.303 12.893
46.791 36.552 13.766
47.564 36.239 14.312
45.817 35.538 13.395
45.249 35.894 12.549
46.456 34.211 12.988
47.019 33.786 13.846
45.377 33.199 12.543
45.861 32.268 12.179
44.761 33.620 11.720
44.703 32.938 13.387
47.438 34.458 11.825
47.868 33.490 11.490
48.272 35.125 12.132
46.914 34.926 10.964
44.849 35.363 14.557
45.229 35.303 15.724
43.541 35.359 14.259
43.233 35.337 13.311
42.493 35.358 15.255
42.768 36.091 15.999
41.127 35.824 14.674
40.899 35.203 13.782
40.339 35.662 15.440
41.054 37.318 14.283
40.024 37.507 13.913
41.234 37.939 15.187
42.048 37.741 13.187
43.069 37.763 13.627
42.015 36.969 12.389
41.766 39.114 12.575
40.782 39.119 12.059
41.776 39.919 13.341
42.815 39.410 11.571
42.493 40.188 10.961

トラジェクトリ―の書式
Atom 1の（XYZ）
Atom 2の（XYZ）
Atom 3の（XYZ）…
Atom 1の（XYZ）
Atom 2の（XYZ）
Atom 3の（XYZ）…

Flame 1

Flame 2

56（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行 プロパティファイルを確認してみてください。
guest01@bits1:~/koushu/equil> less 2hu4-eq01.prop#1TIME
2.000000e-01
4.000000e-01
6.000000e-01
8.000000e-01
1.000000e+00
1.200000e+00
1.400000e+00
1.600000e+00
1.800000e+00
2.000000e+00
2.200000e+00
2.400000e+00
2.600000e+00
2.800000e+00
3.000000e+00
3.200000e+00
3.400000e+00
3.600000e+00
3.800000e+00
4.000000e+00
4.200000e+00
4.400000e+00
4.600000e+00
4.800000e+00
5.000000e+00
5.200000e+00
5.400000e+00
5.600000e+00
5.800000e+00
6.000000e+00
6.200000e+00
6.400000e+00
6.600000e+00
6.800000e+00
7.000000e+00
7.200000e+00
7.400000e+00
7.600000e+00
7.800000e+00

2TEMPERATURE 3TOTAL_ENE
4POTENTIAL
1.114840e+01 -1.469050e+05 -1.478205e+05
1.230840e+01 -1.480747e+05 -1.490856e+05
1.346840e+01 -1.487270e+05 -1.498331e+05
1.462840e+01 -1.491296e+05 -1.503310e+05
1.578840e+01 -1.493340e+05 -1.506306e+05
1.694840e+01 -1.495255e+05 -1.509174e+05
1.810840e+01 -1.496453e+05 -1.511325e+05
1.926840e+01 -1.497425e+05 -1.513249e+05
2.042840e+01 -1.497443e+05 -1.514220e+05
2.158840e+01 -1.497464e+05 -1.515193e+05
2.274840e+01 -1.496928e+05 -1.515611e+05
2.390840e+01 -1.496507e+05 -1.516142e+05
2.506840e+01 -1.496001e+05 -1.516588e+05
2.622840e+01 -1.494769e+05 -1.516309e+05
2.738840e+01 -1.493925e+05 -1.516418e+05
2.854840e+01 -1.492322e+05 -1.515767e+05
2.970840e+01 -1.492030e+05 -1.516428e+05
3.086840e+01 -1.489998e+05 -1.515349e+05
3.202840e+01 -1.489048e+05 -1.515352e+05
3.318840e+01 -1.487561e+05 -1.514817e+05
3.434840e+01 -1.486335e+05 -1.514544e+05
3.550840e+01 -1.485228e+05 -1.514389e+05
3.666840e+01 -1.483610e+05 -1.513723e+05
3.782840e+01 -1.482278e+05 -1.513344e+05
3.898840e+01 -1.481203e+05 -1.513222e+05
4.014840e+01 -1.479849e+05 -1.512821e+05
4.130840e+01 -1.478119e+05 -1.512044e+05
4.246840e+01 -1.477315e+05 -1.512192e+05
4.362840e+01 -1.476004e+05 -1.511834e+05
4.478840e+01 -1.473928e+05 -1.510710e+05
4.594840e+01 -1.472416e+05 -1.510151e+05
4.710840e+01 -1.471847e+05 -1.510535e+05
4.826840e+01 -1.469816e+05 -1.509457e+05
4.942840e+01 -1.468513e+05 -1.509106e+05
5.058840e+01 -1.467106e+05 -1.508652e+05
5.174840e+01 -1.464950e+05 -1.507449e+05
5.290840e+01 -1.463592e+05 -1.507043e+05
5.406840e+01 -1.462053e+05 -1.506457e+05
5.522840e+01 -1.460149e+05 -1.505506e+05

出力される値
100ステップ（200 fs）ごとに出力→インプットファイルで指定可

57（１）MARBLEによる分子動力学計算の実行
 エネルギーや温度の履歴を確認してみます。
guest01@bits1:~/koushu/equil> ./plot-equil.sh
全エネルギー温度（propファイルあるいはoutファイルの情報からグラフを作成できます）

 ここまででスパコンの作業は終了です。スパコンをログアウトします。
guest01@bits1:~/enshu/equil> exit

58

MARBLEによるノイラミニダーゼ・オセルタミビル（タミフル）複合体の分子動力学シミュレーション

実習の流れ（1）MARBLEによる分子動力学計算の実行（２）計算結果の観察（VMDを用いて）

59（２）ノイラミニダーゼ・オセルタミビル複合体の構造を眺める（VMDの使い方の練習）【２：ノイラミニダーゼ・オセルタミビル複合体の構造を眺める（VMDの使い方の練習）】
まず、分子構造のViewerであるVMD (Visual Molecular Dynamics)を利用して、今回の講習のターゲットであるノイラミニダーゼ・オセルタミビル（タミフル）複合体の構造を眺めます。
 スパコンからデータを持ってくる。
[ike@pc101 ~]$ scp –r guest??@192.168.1.4:koushu ./60（２）計算結果の観察（VMDを用いて）

2. VMDでの観察 VMDの設定をコピーします。
[ike@pc101 ~]$ cp /home/share/data/bioinfo/enshu/.vmdrc ~/ VMDを起動します。
[ike@pc101 ~]$ vmd koushu/minim/2hu4-min.pdb
次のような２つのウインドウが開きます。（下図、左Mainウィンドウ、右VMD表示ウィンドウ。）

VMD Mainウィンドウ：全体のコントロールを行う

VMD表示ウインドウ：
分子構造を表示させます。

61（２）計算結果の観察（VMDを用いて）先ほど計算したＭＤのトラジェクトリ―を読み込みます。
 VMD MainウィンドウのFileからNew Molecule を選ぶと、下のようなウィンドウが現れる。

（１）ここをクリックして、
0: 2hu4-min.pdbを選ぶ。
（２）ここをクリックして、
Koushu/equil/2hu4-eq01.trjを選ぶ。

（３）ここをクリックして、AMBER Coordinates
を選ぶ。
（４）最後にLoadをクリックすると、ＭＤ計算のトラジェクトリ―が取り込まれる。

62（２）ノイラミニダーゼ・オセルタミビル複合体の構造を眺める（VMDの使い方の練習）

VMD表示ウインドウでは、分子の回転、平行移動、拡大縮小などができます。以下に示すようなモードの変更時には、マウスカーソルの形状が変わります。
キー
R
T
S

=
C
１
２
３
４

説明
回転モード。クリックすると回転する。右クリックで画面に垂直な軸回りに回転。
平行移動モード。ドラッグすると平行移動する。右クリックで、画面に垂直な軸に沿って移動する。
サイズ変更モード。ドラッグして左右に動かすと、分子のサイズが変更される。ホイールを使ってもサイズ変更できる（ホイールは他のモードでも使える）
最初の表示の向き、サイズにリセットする。分子の一部を選択した
ときに、そこを画面の中心にもってくることができる。
原子をクリックして、回転の中心を設定する。
原子をクリックして、原子のラベルを表示する。
原子を2個クリックして、原子間の距離を表示する。
原子を3個クリックして、原子間の角度を表示する。
原子を4個クリックして、原子間のねじれ角を表示する。

表示されたラベルは、B を押すと、ラベルは全部消えます。（これは標準のVMDの機能ではなく、~/.vmdrcという設定ファイルで追加した機能です。）

63（２）ノイラミニダーゼ・オセルタミビル複合体の構造を眺める（VMDの使い方の練習） タンパク質の表示の変更（Cartoon表示など）
VMD Mainウインドウで、メニューのGraphics→Representations...を選択します。

中段のDrawing Methodから、表示方法を選びます。
NewCartoonがリボン表示。

Coloring Methodから、表示色を選びます。
Secondary structure とすれば、二次構造ごとに異なる色の表示となります。
別の表示を追加するには、Create Repボタンを押します。そうすると、表示が追加されます。表示を消去したいときは、選択してDelete Repボタンを押します。

それぞれの表示では、原子を選択することができます。
Selected Atomsの欄に「resname G39」、
Drawing Methodを「Licorice」
Coloring Methodを「Name」（原子別色の意味）とすると、
左図のように、Cartoon表示のノイラミダーゼの中に、オセルタミビル（タミフル）が結合している様子が分かります。

（３）計算結果の観察（VMDを用いて）64

巻き戻しボタンをクリックする。

巻き戻しボタン 次に、再生ボタンで再生します。

再生ボタン

（３）計算結果の観察（VMDを用いて）

65

1. 蛋白質のRMSDをプロットしてみる。
 Extensions→Analysis→RMSD Trajectory Tool（左図）を出しRMSDボタンをクリックします。初期構造からのRMSDの平均値、最大値などが表示されます。
 Fileメニューから、Plot dataを選ぶと、グラフが表示されます（右図）。

66（２）ノイラミニダーゼ・オセルタミビル複合体の構造を眺める（VMDの使い方の練習）

次は、オセルタミビル（タミフル）の周囲をクローズアップします。
NewCartoonをDelete Repして消します。
LicoriceのSelected Atomsを「within 6.0 of
resname G39」と変更すると、タミフルの周囲6.0 Å以内の原子も表示されます。
=キーで、画面の中心に持ってくることができます。
Create Repして、Drawing Methodを「ＨBonds」とすると、水素結合（塩橋も含む）が表示されます。デ
フォルトの閾値では厳しいので、距離3.5 Å, 角度30度に変更します。色をColorIDからYellowにすると見やすくなります。これらの機能を使って、タミフル
周辺の原子の相互作用の様子を眺めることができます。

（３）計算結果の観察（VMDを用いて）結合サイトの周辺をクローズアップしてみます。

 Graphics→Representations...で、NewCartoonをDelete Repで消します。
 Licoriceの選択原子を“same residue as within 6.0 of resname G39” とします（下図）。
(残基内のどれかの原子が6 Å以内の残基を表示)
 「=」キーを押し、クローズアップにして、再生してみて下さい。
 Update Selection Every Frameのボタンを選択すると、各フレームごとに上の条件の原子を表示します LicoriceのTrajectoryタブで、Trajectory Smoothing Window Sizeを増やして再生するとよりスムーズなムービーになります。

67

（３）計算結果の観察（VMDを用いて）
3.






68

結合原子の距離を測ってみる。
LicoriceのTrajectoryタブのTrajectory Smoothing Window Sizeを0に戻す。
巻き戻しをする。
「２」キーを押して、2原子をピックすると2原子間の距離が表示されます（左図）。
VMD Main ウィンドウのバーを動かすと、距離が刻々と変わります。
距離のグラフを出力してみます。
 VMD Main ウィンドウのGraphics→Labelsを選ぶ（真ん中の図）。
 プルダウンメニューからBondsを選びます。
 さきほどピックした原子ペアを選びます。
 Graphタブから、Graph...ボタンをクリックすると、その距離のグラフが出力されます（右図）。
 距離と同様に、角度、二面角なども同じように表示したり経時変化を示すことができます。

69

ＶＭＤを終了します Main ウィンドウの→File...で、Quitを選択します。
 ターミナルを終了します。
[ike@pc101 ~]$ exit

 データの持ち帰りたい人は、お知らせください。

以上で終了です
お疲れ様でした。

http://www.tsurumi.yokohama-cu.ac.jp/bioinfo/marble/