man/man1/make_edi.1

   1 .TH make_edi 1 "Thu 16 Oct 2008"
   2 .SH NAME
   3 make_edi - generate input files for essential dynamics sampling
   4
   5 .B VERSION 4.0
   6 .SH SYNOPSIS
   7 \f3make_edi\fP
   8 .BI "-f" " eigenvec.trr "
   9 .BI "-eig" " eigenval.xvg "
  10 .BI "-s" " topol.tpr "
  11 .BI "-n" " index.ndx "
  12 .BI "-tar" " target.gro "
  13 .BI "-ori" " origin.gro "
  14 .BI "-o" " sam.edi "
  15 .BI "-[no]h" ""
  16 .BI "-nice" " int "
  17 .BI "-[no]xvgr" ""
  18 .BI "-mon" " string "
  19 .BI "-linfix" " string "
  20 .BI "-linacc" " string "
  21 .BI "-flood" " string "
  22 .BI "-radfix" " string "
  23 .BI "-radacc" " string "
  24 .BI "-radcon" " string "
  25 .BI "-outfrq" " int "
  26 .BI "-slope" " real "
  27 .BI "-maxedsteps" " int "
  28 .BI "-deltaF0" " real "
  29 .BI "-deltaF" " real "
  30 .BI "-tau" " real "
  31 .BI "-eqsteps" " int "
  32 .BI "-Eflnull" " real "
  33 .BI "-T" " real "
  34 .BI "-alpha" " real "
  35 .BI "-linstep" " string "
  36 .BI "-accdir" " string "
  37 .BI "-radstep" " real "
  38 .BI "-[no]restrain" ""
  39 .BI "-[no]hessian" ""
  40 .BI "-[no]harmonic" ""
  41 .SH DESCRIPTION
  42
  43 .B make_edi
  44 generates an essential dynamics (ED) sampling input file to be used with mdrun
  45 based on eigenvectors of a covariance matrix (
  46 .B g_covar
  47 ) or from a
  48 normal modes anaysis (
  49 .B g_nmeig
  50 ).
  51 ED sampling can be used to manipulate the position along collective coordinates
  52 (eigenvectors) of (biological) macromolecules during a simulation. Particularly,
  53 it may be used to enhance the sampling efficiency of MD simulations by stimulating
  54 the system to explore new regions along these collective coordinates. A number
  55 of different algorithms are implemented to drive the system along the eigenvectors
  56 (
  57 .B -linfix
  58 ,
  59 .B -linacc
  60 ,
  61 .B -radfix
  62 ,
  63 .B -radacc
  64 ,
  65 .B -radcon
  66 ),
  67 to keep the position along a certain (set of) coordinate(s) fixed (
  68 .B -linfix
  69 ),
  70 or to only monitor the projections of the positions onto
  71 these coordinates (
  72 .B -mon
  73 ).
  74
  75 References:
  76
  77 A. Amadei, A.B.M. Linssen, B.L. de Groot, D.M.F. van Aalten and
  78 H.J.C. Berendsen; An efficient method for sampling the essential subspace
  79 of proteins., J. Biomol. Struct. Dyn. 13:615-626 (1996)
  80
  81 B.L. de Groot, A. Amadei, D.M.F. van Aalten and H.J.C. Berendsen;
  82 Towards an exhaustive sampling of the configurational spaces of the
  83 two forms of the peptide hormone guanylin,J. Biomol. Struct. Dyn. 13 : 741-751 (1996)
  84
  85 B.L. de Groot, A.Amadei, R.M. Scheek, N.A.J. van Nuland and H.J.C. Berendsen;
  86 An extended sampling of the configurational space of HPr from E. coli
  87 PROTEINS: Struct. Funct. Gen. 26: 314-322 (1996)
  88
  89
  90 You will be prompted for one or more index groups that correspond to the eigenvectors,
  91 reference structure, target positions, etc.
  92
  93
  94
  95 .B -mon
  96 : monitor projections of the coordinates onto selected eigenvectors.
  97
  98
  99
 100 .B -linfix
 101 : perform fixed-step linear expansion along selected eigenvectors.
 102
 103
 104
 105 .B -linacc
 106 : perform acceptance linear expansion along selected eigenvectors.
 107 (steps in the desired directions will be accepted, others will be rejected).
 108
 109
 110
 111 .B -radfix
 112 : perform fixed-step radius expansion along selected eigenvectors.
 113
 114
 115
 116 .B -radacc
 117 : perform acceptance radius expansion along selected eigenvectors.
 118 (steps in the desired direction will be accepted, others will be rejected).
 119 Note: by default the starting MD structure will be taken as origin of the first
 120 expansion cycle for radius expansion. If
 121 .B -ori
 122 is specified, you will be able
 123 to read in a structure file that defines an external origin.
 124
 125
 126 .B -radcon
 127 : perform acceptance radius contraction along selected eigenvectors
 128 towards a target structure specified with
 129 .B -tar
 130 .
 131
 132 NOTE: each eigenvector can be selected only once.
 133
 134
 135 .B -outfrq
 136 : frequency (in steps) of writing out projections etc. to .edo file
 137
 138
 139
 140 .B -slope
 141 : minimal slope in acceptance radius expansion. A new expansion
 142 cycle will be started if the spontaneous increase of the radius (in nm/step)
 143 is less than the value specified.
 144
 145
 146 .B -maxedsteps
 147 : maximum number of steps per cycle in radius expansion
 148 before a new cycle is started.
 149
 150 Note on the parallel implementation: since ED sampling is a 'global' thing
 151 (collective coordinates etc.), at least on the 'protein' side, ED sampling
 152 is not very parallel-friendly from an implentation point of view. Because
 153 parallel ED requires much extra communication, expect the performance to be
 154 lower as in a free MD simulation, especially on a large number of nodes.
 155
 156
 157 All output of mdrun (specify with -eo) is written to a .edo file. In the output
 158 file, per OUTFRQ step the following information is present:
 159
 160
 161 * the step number
 162
 163 * the number of the ED dataset. (Note that you can impose multiple ED constraints in
 164 a single simulation - on different molecules e.g. - if several .edi files were concatenated
 165 first. The constraints are applied in the order they appear in the .edi file.)
 166
 167 * RMSD (for atoms involved in fitting prior to calculating the ED constraints)
 168
 169 * projections of the positions onto selected eigenvectors
 170
 171
 172
 173
 174
 175
 176 FLOODING:
 177
 178
 179 with -flood you can specify which eigenvectors are used to compute a flooding potential,
 180 which will lead to extra forces expelling the structure out of the region described
 181 by the covariance matrix. If you switch -restrain the potential is inverted and the structure
 182 is kept in that region.
 183
 184
 185
 186 The origin is normally the average structure stored in the eigvec.trr file.
 187 It can be changed with -ori to an arbitrary position in configurational space.
 188 With -tau, -deltaF0 and -Eflnull you control the flooding behaviour.
 189 Efl is the flooding strength, it is updated according to the rule of adaptive flooding.
 190 Tau is the time constant of adaptive flooding, high tau means slow adaption (i.e. growth).
 191 DeltaF0 is the flooding strength you want to reach after tau ps of simulation.
 192 To use constant Efl set -tau to zero.
 193
 194
 195
 196 -alpha is a fudge parameter to control the width of the flooding potential. A value of 2 has been found
 197 to give good results for most standard cases in flooding of proteins.
 198 Alpha basically accounts for incomplete sampling, if you sampled further the width of the ensemble would
 199 increase, this is mimicked by alpha1.
 200 For restraining alpha1 can give you smaller width in the restraining potential.
 201
 202
 203
 204 RESTART and FLOODING:
 205 If you want to restart a crashed flooding simulation please find the values deltaF and Efl in
 206 the output file and manually put them into the .edi file under DELTA_F0 and EFL_NULL.
 207 .SH FILES
 208 .BI "-f" " eigenvec.trr"
 209 .B Input
 210  Full precision trajectory: trr trj cpt
 211
 212 .BI "-eig" " eigenval.xvg"
 213 .B Input, Opt.
 214  xvgr/xmgr file
 215
 216 .BI "-s" " topol.tpr"
 217 .B Input
 218  Structure+mass(db): tpr tpb tpa gro g96 pdb
 219
 220 .BI "-n" " index.ndx"
 221 .B Input, Opt.
 222  Index file
 223
 224 .BI "-tar" " target.gro"
 225 .B Input, Opt.
 226  Structure file: gro g96 pdb tpr tpb tpa
 227
 228 .BI "-ori" " origin.gro"
 229 .B Input, Opt.
 230  Structure file: gro g96 pdb tpr tpb tpa
 231
 232 .BI "-o" " sam.edi"
 233 .B Output
 234  ED sampling input
 235
 236 .SH OTHER OPTIONS
 237 .BI "-[no]h"  "no    "
 238  Print help info and quit
 239
 240 .BI "-nice"  " int" " 0"
 241  Set the nicelevel
 242
 243 .BI "-[no]xvgr"  "yes   "
 244  Add specific codes (legends etc.) in the output xvg files for the xmgrace program
 245
 246 .BI "-mon"  " string" " "
 247  Indices of eigenvectors for projections of x (e.g. 1,2-5,9) or 1-100:10 means 1 11 21 31 ... 91
 248
 249 .BI "-linfix"  " string" " "
 250  Indices of eigenvectors for fixed increment linear sampling
 251
 252 .BI "-linacc"  " string" " "
 253  Indices of eigenvectors for acceptance linear sampling
 254
 255 .BI "-flood"  " string" " "
 256  Indices of eigenvectors for flooding
 257
 258 .BI "-radfix"  " string" " "
 259  Indices of eigenvectors for fixed increment radius expansion
 260
 261 .BI "-radacc"  " string" " "
 262  Indices of eigenvectors for acceptance radius expansion
 263
 264 .BI "-radcon"  " string" " "
 265  Indices of eigenvectors for acceptance radius contraction
 266
 267 .BI "-outfrq"  " int" " 100"
 268  Freqency (in steps) of writing output in .edo file
 269
 270 .BI "-slope"  " real" " 0     "
 271  Minimal slope in acceptance radius expansion
 272
 273 .BI "-maxedsteps"  " int" " 0"
 274  Max nr of steps per cycle
 275
 276 .BI "-deltaF0"  " real" " 150   "
 277  Target destabilization energy  - used for flooding
 278
 279 .BI "-deltaF"  " real" " 0     "
 280  Start deltaF with this parameter - default 0, i.e. nonzero values only needed for restart
 281
 282 .BI "-tau"  " real" " 0.1   "
 283  Coupling constant for adaption of flooding strength according to deltaF0, 0 = infinity i.e. constant flooding strength
 284
 285 .BI "-eqsteps"  " int" " 0"
 286  Number of steps to run without any perturbations
 287
 288 .BI "-Eflnull"  " real" " 0     "
 289  This is the starting value of the flooding strength. The flooding strength is updated according to the adaptive flooding scheme. To use a constant flooding strength use -tau 0.
 290
 291 .BI "-T"  " real" " 300   "
 292  T is temperature, the value is needed if you want to do flooding
 293
 294 .BI "-alpha"  " real" " 1     "
 295  Scale width of gaussian flooding potential with alpha2
 296
 297 .BI "-linstep"  " string" " "
 298  Stepsizes (nm/step) for fixed increment linear sampling (put in quotes! "1.0 2.3 5.1 -3.1")
 299
 300 .BI "-accdir"  " string" " "
 301  Directions for acceptance linear sampling - only sign counts! (put in quotes! "-1 +1 -1.1")
 302
 303 .BI "-radstep"  " real" " 0     "
 304  Stepsize (nm/step) for fixed increment radius expansion
 305
 306 .BI "-[no]restrain"  "no    "
 307  Use the flooding potential with inverted sign - effects as quasiharmonic restraining potential
 308
 309 .BI "-[no]hessian"  "no    "
 310  The eigenvectors and eigenvalues are from a Hessian matrix
 311
 312 .BI "-[no]harmonic"  "no    "
 313  The eigenvalues are interpreted as spring constant
 314