AMBER と Gromacs ファイルの変換

AMBER で入力ファイルを作成して、Gromacs で計算、最後に AMBER で解析する方法
- Gromacs は無料で、AMBER の入力ファイル作成ツール AmberTools も無料なため、金銭的なコストは 0。
- AMBER で GPU 計算をしようとすると、AMBER のバージョン、CUDA のバージョン、ハードウェアをうまく組み合わせる必要がある。場合によっては、AMBER の別バージョンを購入する必要がある。

例として、DNA の方法を紹介する
作業ディレクトリは ~/test
事前に AmberTools (AmberTools16; /opt/amber16) および Gromacs (5.1.2) はセットアップ済みとする

構造ファイルの入手
- RCSB PDB - 1BNA: STRUCTURE OF A B-DNA DODECAMER. CONFORMATION AND DYNAMICS Structure Summary Page から PDB ファイルを入手する (1bna.pdb)
変換用ツール ( acpype.py) の入手
```
$ mkdir ~/bin
$ cd ~/bin
$ svn checkout http://ccpn.svn.sourceforge.net/svnroot/ccpn/branches/stable/ccpn/python/acpype acpype
```
- パスを通しておくと以後便利になる (今回はパスを通さない方法で行う)
入力ファイルの作成
```
$ cd ~/test
$ tleap -f /opt/amber16/dat/leap/cmd/oldff/leaprc.ff14SB -f /opt/amber16/dat/leap/cmd/leaprc.gaff -f /opt/amber16/dat/leap/cmd/leaprc.water.tip3p
> complex = loadpdb 1bna.pdb
> check complex
> addions2 complex K+ 0
> solvatebox complex TIP3PBOX 20
> saveamberparm complex 1bna.prmtop 1bna.inpcrd
```
- tleap の後の複数の -f は力場ファイルの指定である (tleap 実行後に source コマンドで指定するのと同じ意味)
- complex は任意の変数名
- check complex で構造の異常を確認 (この場合だと「電荷が 0 でない」「原子同士が近すぎる」というワーニングが出る)
- addions2 を使って、K+ (カリウムイオン) で電荷を 0 にする
- solvatebox は、溶質から溶質を覆うボックスまでの距離が 20 Å になるように、TIP3P の水分子で溶質を覆う
- 最終的に 1bna.prmtop (トポロジーファイル) と 1bna.inpcrd (座標ファイル) を出力する
ファイルの変換
```
$ ~/bin/acpype/acpype.py -p 1bna.prmtop -x 1bna.inpcrd
```
- 新たに 1bna_GMX.top (Gromacs 用トポロジーファイル), 1bna_GMX.gro (Gromacs 用座標ファイル), em.mdp (最適化用計算ファイル), md.mdp (MD 用計算ファイル) が出力される

参考サイト: Ag++ : ACPYPE.pyを使ったAMBER→Gromacs topologyの変換と注意点（バグ？）

通常の Gromacs の計算と同じ

Gromacs での計算で、1bna_md.trr (トラジェクトリファイル) が出力された場合

周期境界で分子がジャンプしないようにする
```
$ gmx trjconv -s 1bna_md.tpr -f 1bna_md.trr -o 1bna_nojump.trr -pbc nojump -center
```
- 1bna_md.tpr: 計算に使った tpr ファイル (境界線を分子がまたいでないものが望ましいため、最適化のものを使うと良い)
- 1bna_nojump.trr: 出力ファイル
特定の分子を中央に配置したボックス状の系を作成する
```
$ gmx trjconv -s 1bna_md.tpr -f 1bna_nojump.trr -o 1bna_nojump-center.trr -center -pbc mol -ur compact
```
- 1bna_md.tpr: 計算に使った tpr ファイル (境界線を分子がまたいでないものが望ましいため、最適化のものを使うと良い)
- 1bna_nojump-center.trr: 出力ファイル

トラジェクトリの変換

$ cpptraj
> parm 1bna.prmtop
> trajin 1bna_md_nojump-center.trr
> trajout 1bna_md.nc netcdf
> go

1bna_md.nc が出力される

トポロジーファイルの変換
```
$ parmed
> gromber 1bna.top
> outparm 1bna.prmtop
> quit
```
- gromber には計算に用いた .top ファイルを指定する
- 1bna.prmtop が出力される
- parmed は、AmberTools に入っている変換ツール
  - parmed を使わない prmtop ファイル (tleap などで再作成したもの) は、VMD で見ると、周期境界で分子がうまく処理されない。
あとは AMBER での解析を行う。