计算电生理学-使用方法

可利用如下的mdp 选项控制 CompEL 计算：

swapcoords = Z ; Swap positions 互换位置: no, X, Y, Z

swap-frequency 互换频率 = 100 ; Swap attempt frequency

如果膜位于xy平面内，请选择 Z (图)。这样两侧腔室之间的离子进行交换时取决于它们的z位置。swap-frequency 决定了尝试交换的频繁程度。进行交换时需要在并行进程之间通信划分组，离子和可能的溶剂分子的位置信息，因此如果交换频率过高会降低模拟速度。md.log 文件末尾的循环和时间统计表中有 Position swapping 项，它给出了花费在交换模块中的运行时间。

split-group0 = channel0 ; Defines compartment boundary 定义腔室边界

split-group1 = channel1 ; Defines other compartment boundary 定义另一边界

massw-split0 = no ; use mass-weighted center? 使用质量加权中心?

massw-split1 = no

split-group0 和 split-group1 为两个索引组，用于定义两个腔室之间的边界，通常是通道的中心。如果 massw-split0 或 massw-split1 设置为 yes，会使用每个索引组的质心作为边界，此处为 z方向的质心。否则，将使用几何中心 (图A 中的 ×)。如果像这里一样，选择一个膜通道作为划分组，其中心将定义腔室之间的分界面（图中的水平虚线）。所有索引组都必须在索引文件中定义。

如果为了恢复需要的离子数目，必须将一个腔室中的离子与另一个腔室中的水分子进行交换，那么会首先交换那些与腔室定义边界（水平虚线）具有最大距离的分子。取决于离子浓度，这有效地导致了浅蓝色区域之间的分子交换。如果通道在z方向上非常不对称，并且延伸到其中一个交换区域中，可以使用bulk-offset 参数来偏移互换交换平面。其值为 0.0 表示没有偏移，b值 −1.0 < b< 0 将互换交换平面移到靠近较低的膜，0 < b< 1.0 则移到接近较高的膜。图A（左）示意了 A 腔室。

solvent-group = SOL ; Group containing the solvent molecules 溶剂分子组

iontypes = 3 ; Number of different ion types to control 要控制的离子类型的数目

iontype0-name = NA ; Group name of the ion type 离子类型的索引组名称

iontype0-in-A = 51 ; Reference count of ions of type 0 in A A 中离子类型 0 的数目

iontype0-in-B = 35 ; Reference count of ions of type 0 in B B 中离子类型 0 的数目

iontype1-name = K

iontype1-in-A = 10

iontype1-in-B = 38

iontype2-name = CL

iontype2-in-A = -1

iontype2-in-B = -1

必须使用 solvent-group 来设定溶剂分子组的名称，其中的溶剂分子可作为离子交换的待选分子。计算电生理学方法中可控制的不同离子种类的数目由 iontypes 参数给定，而 iontype0-name 给出了该离子种类所含原子的索引组的名称。腔室 A 和 B 中，每种粒子的参考数目可以分别用 iontype0-in-A 和iontype0-in-B 选项设置。显然，iontype0-in-A 和 iontype0-in-B 的总和应等于由 iontype0-name定义的组中的离子数目。参考数目 -1 表示使用模拟开始时找到的离子数目作为参考数目。

coupl-steps = 10 ; Average over these many swap steps 多少次互换后进行平均

threshold = 1 ; Do not swap if < threshold 互换的阈值

cyl0-r = 5.0 ; Split cylinder 0 radius (nm) 圆柱 0 的半径

cyl0-up = 0.75 ; Split cylinder 0 upper extension (nm) 圆柱 0 的上边界

cyl0-down = 0.75 ; Split cylinder 0 lower extension (nm) 圆柱 0 的下边界

cyl1-r = 5.0 ; same for other channel 其他通道相同

cyl1-up = 0.75

cyl1-down = 0.75

如果划分组包含的分子数大于 1，必须选择所有分子相互之间的正确的 PBC 映像，这样才能正确地确定通道中心。GROMACS 假设tpr文件中初始结构的 PBC 表示是正确的。设置下面的环境变量可检查情况是否如此：GMX_COMPELDUMP: 将完整化后的初始结构输出到pdb文件

圆柱体选项用于定义通道孔隙周围的虚拟几何圆柱体，用以跟踪通过每个通道的每种类型的离子的数目。对离子进行计数的依据是通道圆柱半径，上下延伸的定义，圆柱是相对于各自划分组的位置定义的。这不会影响实际的通量或交换，却会提供每个通道的离子渗透数。注意，只有当一个离子在互换步骤中被检测到处于定义的划分圆柱 内部时，才能认为离子通过了特定通道。如果 swap-frequency 太高，特定的离子可能在一个交换步骤中被检测到处于腔室 A，在下一交换步骤中却被检测到处于腔室 B，因此就无法清楚地确定离子到底是通过了哪个通道。用于 CompEL 模拟的双层系统可以很容易地使用下述方法创建：利用gmx editconf -translate 0 0<l_z> 命令在膜的法线方向 (通常为z) 上重复现有的膜/通道 MD 系统，其中 l_z 为重复方向的盒子长度。如果已经为单层系统的通道定义了索引组，那么使用gmx make_ndx -n index.ndx -twin 就可以得到双层系统的索引组。为抑制膜沿交换方向的大幅波动，采用伞形牵引在每个通道和/或双层中心之间施加简谐势（仅作用于交换维度）可能会有帮助。