myPresto 5.0- tplgeneL -USER MANUAL
2018/1/12

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本ドキュメントについて
本ドキュメントは、「myPresto 5.0 USER MANUAL」の別冊です。コピーライト、プログ
ラム使用許諾条件、著者および引用文献については、「myPresto 5.0 USER MANUAL」の記述に準じます。

謝辞
本ソフトウェアの研究開発は、国立研究開発法人日本医療研究開発機構(AMED)の援助によって行われました。ここに感謝の意を記します。
本ソフトウェアは、故・京極好正博士の始められた研究の中で開発されました。

myPresto 5.0

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目次
1.

tplgeneL の概要 ........................................................ 42.

実行方法 .............................................................. 43.

入力データの作成....................................................... 73.1.

tplgeneL オリジナル形式ファイル ...................................... 7

3.2.

Sybyl mol2 形式ファイル .............................................. 94.

原子タイプ定義ファイル................................................ 15

5.

力場パラメータデータベースファイル .................................... 15

6.

フラグメントデータベースファイル ...................................... 177.

環境変数 ............................................................. 18

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1. tplgeneL の概要
tplgeneL は、Sybyl mol2 ファイル形式ないし、独自ファイル形式での低分子化合物を読み込み、当該低分子化合物のトポロジーファイルと PDB 形式の原子座標ファイルを出力します。
tplgeneL は、myPresto v.5.0 では、sievgene_pack、もしくは、cosgene_pack に含まれています。本マニュアルでは、それらに含まれている tplgeneL の使用方法について説明します。

2. 実行方法
計算を行う際に参照するディレクトリ（入力ファイル用、出力ファイル用、力場 DB 用）
は、環境変数に設定することができます。環境変数を設定していない場合は、カレントディレクトリを参照しますので、入力ファイル、原子タイプ定義ファイル、力場パラメータ
DB ファイルを、予め実行するディレクトリにコピーしておきます。
tplgeneL の実行の際は、以下の項目を指定します。これらは、画面からの対話入力、又は、コマンドライン・オプションで指定することにより計算を行います。
■入力項目・入力ファイルの書式（1：tplgeneL オリジナル形式、2：Sybyl mol2 形式)
・入力ファイル名・不足パラメータが存在する場合の処理方法(1：デフォルトパラメータを使用する、2：動的にパラメータの計算を行う
3：デフォルトパラメータの使用するが、パラメータのないものは動的にパラメータの計算を行う)
・パラメータ DB ファイル名
・フラグメント DB を使用するか(yes：使用する、no：使用しない)% tplgeneLまたは、% tplgeneL （オプション）

尚、sievgene_pack、および、cosgene_pack には、exec_tplgeneL.sh が含まれています。
これは、スクリプトの中で環境変数を設定して、tplgeneL を起動するプログラムです。(オプションを与えた実行はできません。)

5

コマンドライン・オプションを用いて指定した項目は、対話入力での入力がスキップされます。オプションで指定しなかったものだけを対話的に入力することになります。
-ft[ 1 | 2 ]入力ファイル形式を指定します
tplgeneL オリジナル入力ファイル ： 1
Sybyl mol2 入力ファイル-i： 2<file>
入力ファイル名を<file>に指定します-d<db_file>
パラメータ DB ファイル名を<db_file>に指定します-r<resname>
出力するトポロジーファイルに記述する残基名を<resname>に指定します(4 文字以内)-f[ yes | no ]フラグメント DB を使用するか否かを指定します
使用する⇒ yes あるいは y使用しない ⇒ no あるいは n-p[ 1 | 2 ]不足パラメータの補填方法を選択します
デフォルトパラメータ： 1

動的補填

： 2

デフォルトパラメータ＋動的補填： 3■オプション指定例（下線部が入力部分） (tplgeneL へのパスが設定されている場合)% tplgeneL -i methanol -d prm_gaff.db -f no

また、オプション"-h"または、"-help"の指定により、tplgeneL の使用法を見ることができます。
% tplgeneL-hまたは、% tplgeneL-help

なお、予め対話入力する項目（作業指示）をファイル（作業指示ファイル：control_file）

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6に保存しておくことによって、tplgeneL を実行する度に対話入力をする手間を省略することができます。

% tplgeneL<control_file■作業指示ファイル例
1：入力ファイルフォーマットを記述(1:original、2:mol2)。

methanol：ファイル名を記述する(拡張子は除く)。

1：不足パラメータの補填方法を記述(1:default、2:動的補填)。

prm_gaff.db：パラメータ DB ファイル名を記述する。

no：フラグメント DB を使用するかを記述する(yes/no)。

tplgene で得られた高分子のトポロジーファイルと tplgeneL で得られたトポロジーファイルを結合することにより、cosgene にて、高分子－低分子複合体の MD シミュレーションを行う事ができます。
対象分子の構造に関するデータ、使用する力場、出力ファイルのディレクトリをそれぞれ分けたい場合は、それらのパスを環境変数で指定することができます。環境変数が設定されていない場合は、実行時のカレントディレクトリを参照します（「7.環境変数」参照）。

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73. 入力データの作成
tplgeneL で使用する分子の情報に関する入力ファイルは、tplgeneL オリジナル形式ファイル(bond ファイル、charge ファイル、zmat ファイル）と Sybyl mol2 形式ファイル(mol2ファイル)の 2 種類に対応しています。
3.1.

tplgeneL オリジナル形式ファイル

tplgeneL オリジナル入力ファイルを使用する場合には、以下の 3 種類のファイルを使用します。
（１）電荷情報ファイル(XXX.charge ファイル(ここで XXX はファイル名(拡張子を除く)を示す)
原子名(項目 1)、元素記号(同 2)、Mulliken 電荷情報(同 3)、Resp 電荷情報(同 4)が記述されています。
（２）結合情報ファイル(XXX.bond ファイル)
結合している原子の番号の組(項目 1、2)、結合長(同 3)、結合次数(同 4)が記述されています。
（３）座標情報ファイル(XXX.zmat ファイル)
入力分子の Z-matrix 情報が記述されています。
上記１、２のファイルは必須です。３のファイルは存在する場合には、その情報がトポロジーファイルに反映されます。
■電荷情報ファイルの例
C1

C-0.1320-0.1320

O2O-0.7323-0.7323

H3H0.13400.1340

H4H

0.16530.1653

H5H

0.16440.1644

H6H

0.40060.4006■結合情報ファイルの例
121.41300.7600131.1160

0.9530141.12000.9480151.1200

0.9480260.9630

0.7970

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8■座標情報ファイルの例
CO1

1.4132350

H1

1.1159340

2112.6746

H

1

1.1195330

2107.3658

3121.0117

0H

1

1.1196880

2107.4483

3 -121.0171

0H

2.9627370

1107.7002

5 -120.0241

0

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93.2. Sybyl mol2 形式ファイル
tplgeneL では tplgeneL オリジナル形式ファイル以外にも、Sybyl mol2 形式ファイルも使用することができます。
Sybyl mol2 ファイルには、分子情報(@<TRIPOS>MOLECULE 情報)、原子情報(@<TRIPOS>ATOM情報)、結合情報(@<TRIPOS>BOND 情報)等が存在しますが、tplgeneL ではその内の原子情報、結合情報を使用します。原子情報、結合情報には以下の情報が含まれています。
（１）原子情報(@<TRIPOS>ATOM 情報)・原子 ID：１からの通し番号。

・原子名：原子名。１、２文字目は元素記号です。

・座標 ：カーテシアン座標での座標。
・原子タイプ：Sybyl の原子タイプ。

・サブ構造 ID

：その原子を含むサブ構造の ID。

＜tplgeneL では使用しません。＞
・サブ構造名：その原子を含むサブ構造名。

＜tplgeneL では使用しません。＞
・電荷 ：各原子の電荷情報。
・status bit：Sybyl 固有のステータス情報。

＜tplgeneL では使用しません。＞（２）結合情報(@<TRIPOS>BOND 情報)
・結合 ID：１からの通し番号。

・原子 ID１：結合している原子１の番号（上記の原子情報の原子 ID と一致）。

・原子 ID２：結合している原子２の番号（上記の原子情報の原子 ID と一致）。

・結合タイプ：結合のタイプ(1、2、3、am、ar、du、un、nc)。

・status bit：Sybyl 固有のステータス情報。

＜tplgeneL では使用しません。＞

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10■Sybyl mol2 ファイルの例@<TRIPOS>MOLECULE
methanol.mol2
6 5 0 0 0SMALL
NO_CHARGES@<TRIPOS>ATOM
1 C

0.72530.01340.0001 C.3

1<1>-0.1320

2 O-0.6859-0.0645-0.0000 O.3

1<1>-0.7323

3 H

1.0981

1.06510.0186 H1<1>

0.13404 H

1.0901-0.53420.9059 H

1<1>

0.16535 H

1.0900-0.5012-0.9251 H

1<1>

0.1644

6 H-1.0287

0.83510.0005 H

1<1>

0.4006@<TRIPOS>BOND
1121213131414151526

1

myPresto 5.011【補足】tplgeneL における mol2 形式ファイル読み込み処理について
・tplgeneL が参照する mol2 形式ファイルの情報
tplgeneL では、@<TRIPOS>MOLECULE 情報は参照しません。
指定された mol2 形式ファイルから、@<TRIPOS>ATOM：@<TRIPOS>BOND：に記述された ATOM、BOND 情報のみを取得して処理を行います。したがって、・ATOM、BOND 部分の記述において、書式にエラーがある場合、tplgeneL はエラーメッセー
ジを表示して終了します。
・ATOM、BOND 以外の@<TRIPOS>で書式にエラーがあっても、処理は継続されます。

・ATOM、BOND 項の status bit の扱いについて
MOL2 ファイル中の status bit は SYBYL 内部で指定されるものです。
有効なステータスビットは以下の様になっていますが、この項目はユーザが設定するもの
ではありませんので、tplgeneL ではこの項目のエラーチェックは行っていません。
（参考)ATOM 有効ステータスビット
DSPMOD、TYPECOL、CAP、BACKBONE、DICT、ESSENTIAL、WATER、DIRECT（参考)BOND 有効ステータスビット
TYPECOL、GROUP、CAP、BACKBONE、DICT、INTERRES

・結合のタイプの扱いについて
MOL2 ファイルで定義されている結合のタイプは以下に示すものがあります。
1= single

2= double

3= triple

am = amidear = aromatic
du = dummy
un = unknown
nc = not connected

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12tplgeneL では、結合のタイプ"am"が指定されている場合には、内部的にはその結合を単結合として処理を行います。同様に、タイプ"ar"が指定されている場合には、内部的に芳香族結合として処理を行います。
タイプ"du"、"un"、"nc"が指定されている場合には、tplgeneL では処理を行うことができません。エラーメッセージを出力し、プログラムを終了します。

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13【エラーメッセージとその原因】
項番

1.

エラーメッセージ
ERROR> ltgReadMOParmMol2
Contents Error : filename.mol2
Start of next line must not begin with "@" or "#",
if line is continued with a back slash "\".
Please check following information.

エラー原因
継続記号の次行１文字目に”@”,”#”が存在する。

(エラー付近のデータ)

2.

ERROR> ltgReadMOParmMol2
行の１文字目以外に、"@", "#" が存在する。
Contents Error : filename.mol2
It is necessary to describe sign "@" and "#" in column
1 of the line.
Please check following information.

(エラー付近のデータ)
ERROR> ltgReadMOParmMol2
Contents Error : filename.mol
Atom format is wrong.
Please check following information.

(エラー付近のデータ)

3.

または、ATOM 項について、継続記号のあとにデータが続いている。
1 項目め(原子ID)が数字以外の文字含む
2 項目め(原子名)の1 文字目が数字
3 項目め(x 座標)が数字、"-"、"."以外の文字含む
4 項目め(y 座標)が数字、"-"、"."以外の文字含む
5 項目め(z 座標)が数字、"-"、"."以外の文字含む
6 項目め(原子タイプ)の1 文字目が数字
7 項目め（サブ構造ID）に数字以外の文字含む
9 項目め(原子タイプ)が数字以外の文字含む
項目数が、6 個より少ない、または、10 個より多く記述されている。

BOND 項について、継続記号のあとにデータが続いている。
1 項目め(結合ID)が文字列を含む
2 項目め(原子ID)が文字列を含む
3 項目め(原子ID)が文字列を含む(エラー付近のデータ)
項目数が、4 個より少ない、または、5 個より多く記述されている。
ERROR> ltgReadMOParmMol2
BOND 項の4 項目め(結合のタイプ)が、MOL2 ファイル
Contents Error!
フォーマットで定義されていない文字列が指定され
The Bondtype ("結合のタイプ ") that Mol2 Format does ている。
not support is found.
Please check following information.
ERROR> ltgReadMOParmMol2
Contents Error : filename.mol
Bond format is wrong.
Please check following information.

4.

(エラー付近のデータ)

5.

ERROR> ltgReadMOParmMol2
Contents Error!
The Bondtype ("結合のタイプ") that tplgeneL does notsupport is found.
Please check and modify following information.

BOND 項の4 項目め(結合のタイプ)が、MOL2 ファイルフォーマットで定義されているが、tplgeneLでサポートしていない結合のタイプ(du、un、nc）が指定されている。

(エラー付近のデータ)
6.

7.

ERROR> ltgReadMOParmMol2
File Format Error : *.mol2
File Format is not correct.
ERROR> ltgDefineBondContents Error!
Isolated Atom ("原子名") that it has not any Bondis detected in Input File.
Please check Input Files. : *.bond or *.mol2.

ATOM 行またはBOND 行がない

ATOM 項とBOND 項の整合性が取れていない
ATOM 項が多い

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14項番
8.

9.

エラーメッセージ
エラー原因
ERROR> ltgReadMOParmMol2
ATOM 項とBOND 項の整合性が取れていない
Contents Error!
BOND 項が多い
Bond information does not match to Atom information.
Please check mol2 file "filename.mol2 ".
ERROR> ltgDefineBond
BOND 項に同じ原子の組が複数回記述されている。
Contents Error!
The Bond Information is overlapped. : (重複している原子の組)
Please confirm Input Files. : *.bond or *.mol2.

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154. 原子タイプ定義ファイル
tplgeneL では、まず始めに計算したい分子の各々の原子の原子タイプを割り当て、次に各原子タイプの組に対応する力場のパラメータを割り当てます。
原子タイプ定義ファイルには、各原子の環境(元素記号、その原子の結合の数、結合次数、環内原子か否か、芳香族原子か否か)毎に対応する原子タイプ情報が記述されています。
tplgeneL には以下の 2 種類の力場の原子タイプ定義ファイルを用意しています。
原子タイプ定義ファイル
atomtype_gaff.db

AMBER GAFF 力場用原子タイプ割り当て規則 DB ファイルatomtype_amber99.db

AMBER parm99 力場用原子タイプ割り当て規則 DB ファイル

5. 力場パラメータデータベースファイル
tplgeneL では、「4. 原子タイプ定義ファイル」で割り当てた原子タイプに基づいて、力場パラメータを割り当てます。
力場パラメータデータベースは、原子タイプ毎の結合パラメータ、結合角パラメータ、二面角パラメータ、インプロパー二面角パラメータ情報が記述されている"prm_XXXX.db"ファイル、及び、ファンクションパラメータ、ノンボンドパラメータが記述されている"nonbond_XXXX.db"ファイルで構成されています。
現在、力場パラメータデータベースファイルとして AMBER parm99 用のものと、AMBER GAFF用のものを用意しています。
力場パラメータデータベースファイル
prm_gaff.db

AMBER GAFF 力場用パラメータ DB ファイル

prm_amber99.db

AMBER parm99 力場用パラメータ DB ファイルnonbond_gaff.db

AMBER GAFF 力場用ノンボンドパラメータ DB ファイルnonbond_amber99.db

AMBER parm99 力場用ノンボンドパラメータ DB ファイル

【補足】AMBER GAFF パラメータについて
tplgeneL では AMBER ver.7 GAFF(GAFF7)と AMBER ver.8 GAFF(GAFF8)パラメータで計算を

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16行う事ができます。GAFF7 ではほとんどの低分子で計算が可能となっています。GAFF8 はGAFF7 よりも計算できる分子は少ないが、正確な構造が計算できる事があります。
現在の仕様では GAFF7 と GAFF8 を同時に使用する事ができません。力場パラメータ DB ディレクトリ内の必要なファイルをコピーして使用して下さい。
なお、初期設定では GAFF7 の計算を行う事ができます。
GAFF8 関連ファイル
atomtype_gaff8.db、 prm_gaff8.db、 nonbond_gaff8.db
GAFF7 関連ファイル
atomtype_gaff7.db、 prm_gaff7.db、 nonbond_gaff7.db
例)ファイルのコピーについて以下のコマンドで、必要な各ファイルのコピーを行ってください。
GAFF8 パラメータを使用する場合
cp prm_gaff8.db prm_gaff.db
cp atom_type_gaff8.db atom_type_gaff.db
cp nonbond_gaff8.db nonbond_gaff.db
GAFF7 パラメータを使用する場合
cp prm_gaff7.db prm_gaff.db
cp atom_type_gaff7.db atom_type_gaff.db
cp nonbond_gaff7.db nonbond_gaff.db

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176. フラグメントデータベースファイル
tplgeneL では、「5. 力場データベースファイル」で説明した AMBER 由来のパラメータを割り当てる他に、分子の一部分をフラグメントと見なし、そのフラグメント部分にユーザ独自のパラメータを割り振ることができます。
フラグメントデータベースファイルには、登録されているフラグメント（フラグメントブロック）毎に、以下の情報が書かれています。
(１) フラグメント部分の原子パラメータ情報(２) フラグメント部分の結合パラメータ情報(３) フラグメント部分の結合角パラメータ情報(４) フラグメント部分の二面角パラメータ情報(５) フラグメント部分のインプロパー二面角パラメータ情報
フラグメントデータベースファイルを使用する場合には、上記の項目のうち、１、２は必須となっています。３～５は登録されている場合にはそのパラメータを使用します。
tplgeneL には以下の 2 種類の力場のフラグメントデータベースファイルを用意しています。
フラグメントデータベースファイル
frg_gaff.db

AMBER GAFF 力場用フラグメントデータベースファイル

frg_amber99.db

AMBER parm99 力場用フラグメントデータベースファイル

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187. 環境変数
対象分子の構造に関するデータ、使用する力場、出力ファイルを保存するディレクトリをそれぞれ分けたい場合には、それらのパスを環境変数で指定することができます。
環境変数は以下の 3 種類を設定することができます。環境変数を設定しない場合には、実行時のカレントディレクトリを参照します。
■環境変数について
環境変数名

説明

TPLL_INPUT_PATH ：tplgeneL 入力ファイル用ディレクトリ（パスを含めて記述する）
TPLL_OUTPUT_PATH ：tplgeneL 出力ファイル用ディレクトリ（同上）TPLL_DB_PATH：tplgeneL 力場パラメータ DB 用ディレクトリ（同上）（設定例）
tplgeneL 力場パラメータ DB 用ディレクトリを"/home/user01/myPresto/tplgeneL/DB"とする場合。
環境変数の設定は、使用しているシェルの設定方法に従います。
（下線部が入力部分です）（１）bash の場合% export TPLL_DB_PATH=/home/user01/myPresto/tplgeneL/DB（２）csh の場合% setenv TPLL_DB_PATH /home/user01/myPresto/tplgeneL/DB※環境変数で設定するディレクトリへのパスが固定される場合は、ログインスクリプト（.bashrc, .cshrc）や専用スクリプトに書き込んでおくと便利です。
なお、現在使用しているシェルは以下のコマンドで確認できます。
% ps

以上。

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