Общий вид программы MDTRA.
Анализ молекулярно-динамических траекторий является ресурсоёмкой задачей, и при современных их размерах зачастую становиться скорость-лимитирующей стадией компьютерного моделирования. Созданы различные программные средства для автоматизации и ускорения этой задачи, однако большинство из них работают в текстовом режиме и требуют написания соответствующих скриптов. Существующие графические решения имеют ограниченные возможности по визуализации и полагаются на сторонние программы построения графиков, либо не имеют достаточной гибкости в задании анализируемых параметров или формата входных файлов траекторий. Программа Molecular Dynamics Trajectory Analyzer (MDTRA) разработана для анализа траекторий в PDB-формате, в частности – траекторий, рассчитываемых программой молекулярной динамики BioPASED. Траектории других форматов, например, файлы DCD, создаваемые программой NAMD, следует сначала сконвертировать в набор PDB-файлов. Это можно сделать, в частности, с помощью программы VMD, которая создает один большой PDB-файл, содержащий все снапшоты, а потом разделить его на отдельные файлы с помощью несложных скриптов, распространяемых вместе с MDTRA.
Экспортированное программой MDTRA изображение графика значений RMSD, рассчитанных вдоль траектории общей длительностью 10 нс.
Программа MDTRA анализирует различные геометрические параметры модели (среднеквадратичное отклонение, расстояния, углы, двугранные углы, углы между плоскостями и др.) для заданных атомов или набора атомов, рассчитывает статистические параметры этих значений вдоль траекторий (средние значения, стандартное отклонение, дисперсию, медиану и др.), линейную корреляцию между траекториями и строит графики. Гибкие возможности настройки графика (цвета, единицы измерения осей, сглаживание, легенда) вместе с автоматизацией некоторых аспектов его построения (например, масштаба осей) позволяют быстро создать качественное изображение и экспортировать его в распространённый графический формат для дальнейшего включения в презентацию или статью. Присутствуют также инструменты, облегчающие поиск значимых структурных изменений вдоль отдельно взятой траектории (построение графика 2D-RMSD) или между двумя траекториями (инструмент дистанционного поиска). Для ускорения расчётов используются оптимизации под многоядерные процессоры и SIMD-инструкции. Рассчитанные данные сохраняются в файл проекта собственного формата, и в дальнейшем с этими данными можно работать (просматривать, экспортировать в текстовые файлы, включать и выключать их отображение на графике) в отсутствие самих траекторий. В дополнение к существующим инструментам анализа программа MDTRA интегрируется с внешними программами просмотра PDB-файлов (RasMol, VMD) для того, чтобы визуально проанализировать структуры отдельных элементов траектории.
Экспортированное программой MDTRA изображение двумерного графика значений RMSD, посчитанных для фрагмента траектории длительностью 500 пс (модуль расчёта 2D-RMSD). Каждая точка двумерного графика соответствует RMSD между двумя соответствующими элементами траектории, а его величина закодирована цветом.
Программа поддерживает операционные системы семейства Microsoft Windows® (начиная с Windows XP SP2) и Linux в графическом режиме (например, Ubuntu), язык интерфейса – английский.
Вы можете свободно скачать программу MDTRA с нашего сайта. При использовании программы или экспортированных ею изображений в опубликованной работе, пожалуйста, включите в неё следующую ссылку:
Popov, A.V., Vorobjev, Y.N., Zharkov, D.O. MDTRA: A molecular dynamics trajectory analyzer with a graphical user interface. J. Comput. Chem. 2013, 34, 319-325. DOI: 10.1002/jcc.23135.
Ссылки по теме:
