صفحه اصلی | ان آر تی سی | صفحه اصلی<

GROMACS :

بسته ی نرم افزاری GROMACS، برای انجام شبیه سازی دینامیک مولکولی سیستم های بس ذره ای بر اساس معادلات حرکت نیوتن گسترش یافته است. از این نرم افزار بصورت گسترده در بررسی و شبیه سازی سیستم های زیستی استفاده می شود. کلمه GROMACS مخفف کلمات زیر می باشد:

Groningen Machine for Chemical Simulations

این نرم افزار تحت سیستم عامل لینوکس قابل اجرا است. قبل از نصب نرم افزار بایستی برنامه fftw نصب شود. پس از ایجاد ساختار اولیه سیستم مورد نظر و انتخاب شرایط شبیه سازی و میدان نیرو، که قلب هر شبیه سازی دینامیک مولکولی می باشد، سیستم به سطح حداقلی از انرژی رسانده می شود و بعد از مرحله تعادل رسانی، از سیستم مورد نظر نمونه برداری می شود. در نهایت فایل مسیر (trajectory) حاصل می شود. عمده پارامترها از تجزیه و تحلیل فایل مسیر به دست می آیند. از دیگر نرم افزار های مشابه می توان به لمپس اشاره کرد.

قابلیت های GROMACS

فایل مسیر در هر شبیه سازی شامل موقعیت، سرعت و شتاب تک تک اتم های سازنده سیستم است. از تجزیه و تحلیل فایل مسیر حاصل از شبیه سازی می توان موارد زیر را محاسبه کرد:

   ۱) انرژی جنبشی، انرژی پتانسیل و انرژی کل سیستم
   ۲) دما، فشار، دانسیته
   ۳) Root Mean Square Deviation
   ۴) Root Mean Square Fluctuation
   ۵) Radial Distribution Function, Spatial Distribution Function
   ۶) ساختار دوم پروتئین (dssp)
   ۷) انرژی برهمکنش (کولمبی و لنارد جونز برد بلند و برد کوتاه) میان اجزای موجود در سیستم
   ۸) آنالیز پیوندهای هیدروژنی
   ۹) آنالیز پل های نمکی (salt bridge) در سیستم های باردار
 ۱۰) پارامتر ترتیب در لیپیدها
 ۱۱) انرژی آزاد
 ۱۲) ضریب نفوذ
 ۱۳) تحول زمانی فاصله میان مرکز جرم دو گروه در سیستم
 ۱۴) توزیع و همبستگی زوایا و دای هدرال ها
 ۱۵) رسم نمودار راماچاندران برای دای هدرال های Phi/Psi
 ۱۶) سطح در دسترس حلال
 ۱۷) Radius of Gyration

*** در برخی از موارد می توان فایل مسیر حاصل از نرم افزار GROMACS را به عنوان ورودی برای برنامه های دیگر (3DNA و Curves) استفاده کرده و پارامترهای دیگری مانند پارامترهای پیچشی در DNA را بدست آورد.

دوره ی آموزشی GROMACS

دوره ی آموزشی GROMACS در دو سطح مقدماتی و پیشرفته برگزار می شود. مباحث آموزش داده شده در هر سطح به شرح زیر می باشد:

سطح مقدماتی:
   ۱. معرفی سیستم عامل لینوکس
   ۲. اجرای دستورات پر کاربرد لینوکس
   ۳. اهمیت و جایگاه فیزیک/شیمی محاسباتی – دینامیک مولکولی
   ۴. آشنایی با مبانی نظری دینامیک مولکولی ( میدان نیرو، شرایط مرزی متناوب، گام زمانی و شعاع قطع)
   ۵. نصب و حذف نرم افزار GROMACS
   ۶. انواع میدان نیرو،نحوه انتخاب میدان نیرو و آشنایی با فایل های سازنده یک میدان نیروی نوعی
   ۷. آماده‏ سازی فایل‏های ورودی‏ (فایل های ساختاری pdb و gro) برای استفاده در GROMACS
   ۸. بررسی شرایط انجام شبیه سازی (دما، فشار، زمان، …) و انجام تنظیمات اولیه (فایل های mdp)
   ۹. آشنایی با محیط نرم افزار GROMACS و بخش های مختلف آن
   ۱۰. انجام شبیه سازی دینامیک مولکولی یک سیستم ساده زیستی :
      الف. ایجاد جعبه شبیه سازی برای ساختار مورد نظر و حلال پوشی آن
      ب. حداقل رسانی انرژی، تعادل رسانی ساختار مورد مطالعه، بررسی خواص کنترلی و نمونه برداری
   ۱۱. تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از شبیه سازی دینامیک مولکولی
   ۱۲. آشنایی با نرم افزار کمکی VMD جهت بررسی شماتیک فایل مسیر (trajectory) و فایل های ساختاری (gro و pdb) مرتبط با ساختار مورد مطالعه سطح پیشرفته:
   ۱. شبیه سازی دینامیک مولکولی کمپلکس پروتئین-DNA و تجزیه و تحلیل داده ها (تئوری/محاسباتی).
   ۲. شبیه سازی دینامیک مولکولی پروتئین–لیگاند در میدان نیروهای مختلف و تجزیه و تحلیل داده ها (تئوری/محاسباتی).
   ۳. شبیه سازی دینامیک مولکولی نانولوله های کربنی و تجزیه و تحلیل داده ها (تئوری/محاسباتی).
   ۴. شبیه سازی دینامیک مولکولی پروتئین غشایی و لیپید و تجزیه و تحلیل داده ها (تئوری/محاسباتی).
   ۵. شبیه سازی دینامیک مولکولی دارو- DNA و تجزیه و تحلیل داده ها (تئوری/محاسباتی).

*** در برخی از موارد، با انجام شبیه سازی دینامیک مولکولی سیستم های زیستی می توان به اطلاعات و جزئیاتی در سطح مولکولی دست پیدا کرد که با روش های تجربی قابل دستیابی نیستند. در موارد دیگر، با در دست داشتن داده های تجربی و مقایسه داده های حاصل از شبیه سازی با آنها، می توان به صحت نتایج حاصل از شبیه سازی پی برد.