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# 《人工智能药学》示范实验

NAMD (NAnoscale Molecular dynamics)是用于在大规模并行计算机上快速模拟大分子体系的并行分子动力学代码。详情参考NAMD官网：https://www.ks.uiuc.edu/Research/namd/

[TOC]

## 1. HPC Studio MD运行

### 1.1 使用CHARMM-GUI生成模拟起始文件

进入官网 https://charmm-gui.org/，依次点击左侧的Input Generator, Solution Builder栏。
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_e817a2fd36859841cc44acbf500020e0.png)

![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_138f957005979cfa9cefc6688edf82e2.png)

选择一个蛋白结构作为模拟对象。这里我们输入PDB序列号：2Y2A。
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_fa33573d75a1e85d7b827ce5e4e02eae.png)

勾选“Protein”选项，这里只有一条链PROA。
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_30c3732637945d87b9ab1256ad8ae23a.png)

这一步可以对蛋白进行前处理，如质子化等。
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_854caee62bdd1ecfb012631e470532d4.jpg)

加水盒子以及溶剂分子，将蛋白浸润到溶液中。
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_18ad761038c8a03d29a55d02e9c2e269.png)

![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_4f237d7ec1c315004413e3f2f86a5329.png)

设立周期边界性条件。
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_fe473ed72a019a7d427c2164f117b887.png)

进行力场选择，选择所需分子模拟软件的输入文件。
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_7a6c57ecd64a5fcb4ad8b9a3a1d0d23a.png)

下载生成的压缩包，并进行解压。
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_9b25e57f4e130ec2dcc0287f42bb2e0e.png)
 
至此，NAMD所需的输入文件均已从CHARMM-GUI网站获得。

### 1.2 登录HPC Stuio平台，上传输入文件

进入https://studio.hpc.sjtu.edu.cn，输入用户名和密码。依次点击“all available apps”，“Files”。
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_5ad999eeae1fa12a4f77d7e5d67e4457.png)
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_b651746b658c225684c24d482f70f58b.png)
 
点击“Upload”，“browse folders”上传解压缩后的文件夹。
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_75ef443e749283b5b3342a8305648014.png)

上传成功后，点击Desktop, 进入桌面化平台。设置使用的时间和平台(Pi cluster)，点击“launch”进入。
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_cfca82bc0885ad415c27227eef08ed4e.png)

### 1.3 运行NAMD, 跑分子动力学模拟

![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_2d9dfd34fe45d78b29f58786d0638288.png)

点开terminal终端窗口，依次输入：
cp /lustre/home/acct-stu/stu290/.bashrc ~/.bashrc
source ~/.bashrc
namd2
当出现如下界面，即namd可以使用。
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_998bece356e24dcf70d366fabd028b73.png)

依次输入：
cd charmm-gui-****/
cd namd 
输入：
ls 
会看到以下文件
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_f5a50add5daf0cbb7a9797ce2f0e864c.png)

开始运行分子模拟程序，在终端输入：
namd2 +p1 +setcpuaffinity step4_equilibration.inp > abeta.out
运行成功后，可以打开VMD，看运行的轨迹.
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_733ee64ecaea75b012360c11011f371b.png)

## 2. 使用VMD查看分子运动轨迹

加载step2_solvator.psf拓扑文件和step4_equilibration.dcd轨迹文件
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_4379f2cda7bc467ea6159dd3f1fa77da.png)

![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_2794a71b474770ed2b84a53307d95c5a.png)

![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_c76b75186c78709047b4afaa2ccaef4f.png)

加载完成后，点击播放键，可以看到轨迹运行情况
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_1348ffb7c0ff264698874647b09723bd.png)

![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_755090f55140087116c40b755af60fbf.png)

改变体系的显示方式，更容易观察蛋白构象变化。
![](https://notes.sjtu.edu.cn/uploads/upload_1798b6abdfc83def9d7b72362a650251.png)

## 3. 参考资料

* 超算使用文档: https://docs.hpc.sjtu.edu.cn/
* HPC 网站：https://hpc.sjtu.edu.cn
* 简短版使用手册（Cheat Sheet）：https://hpc.sjtu.edu.cn/Item/docs/Pi_GetStarted.pdf
* 公众号：交我算