Мастер-класс

27 января, пятница, 9.30-11.30

Молекулярное моделирование белок-белковых взаимодействий. Основанный на частоте встречаемости структур иерархический кластерный анализ

Аудитория 322 (учебный корпус)

Ведущие – Владимир Фёдоров, Сергей Хрущёв

При анализе траекторий движения молекул в молекулярной динамике широко используются различные методы кластерного анализа. Различными авторами предложено большое количество методов классификации структур молекул, каждый из которых имеет свои преимущества и свои недостатки. В рамках мастер-класса Вам предлагается освоить использование основанного на частоте встречаемости схожих структур метода иерархического кластерного анализа на примере анализа промежуточных метастабильных состояний, возникающих в процессе образования двумя белками функционально активного комплекса.

Кластерный анализ проводится с помощью МОДИФИЦИРОВАННОЙ ВЕРСИИ свободно распространяемого программного пакета GROMACS. В качестве операционной системы настоятельно рекомендуется использовать тот или иной вариант Linux. Установка необходимых программ под другие операционные системы, такие как Windows и MacOS, также возможна, однако она значительно более сложна и требует существенно более высокой квалификации. При использовании операционной системы Windows 10 можно использовать встроенную подсистему Linux.

В данном руководстве мы будем ориентироваться на популярные дистрибутивы Debian/Ubuntu. В первую очередь с помощью менеджера стандартных пакетов необходимо установить средства компиляции программного обеспечения из исходного кода, а также программы для просмотра молекулярных структур и графиков. В командной строке это делается следующим образом:

sudo apt-get install build-essential cmake pymol grace

Пользователь должен обладать административными правами, при выполнении этой операции будет запрошен соответствующий пароль. Далее необходимо загрузить исходный код GROMACCS, а также файл исправлений (patch), добавляющий в пакет метод иерархического кластерного анализа, и скомпилировать исполняемые файлы. Ниже приведена последовательность команд для минимальной установки GROMACS в каталог пользователя. Обратите внимание, что используемые настройки компиляции (fftpack) неоптимальны для выполнения расчётов методом молекулярной динамики, однако вполне достаточны для анализа уже полученных траекторий. Более подробную информацию можно получить на официальном сайте GROMACS. КРАСНЫМ ЦВЕТОМ выделены команды, модифицирующие дистрибутив и отличающиеся от официальной инструкции. Неправильное выполнение этих команд приведёт к установке стандартной (немодифицированной) версии GROMACS, которая не подходит для выполнения задач мастер-класса!

wget ftp://ftp.gromacs.org/pub/gromacs/gromacs-5.1.4.tar.gz
tar xfz gromacs-5.1.4.tar.gz
wget http://media.biophys.msu.ru/gmx_cluster-5.1.4.patch
patch -p0 < gmx_cluster-5.1.4.patch
cd gromacs-5.1.4 && mkdir build && mkdir run && cd build
cmake .. -DGMX_FFT_LIBRARY=fftpack -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=`pwd`/../run
make install
source ../run/bin/GMXRC
which gmx
gmx

При выполнении этих команд права администратора не нужны. Пожалуйста, проконтролируйте успешное выполнение каждой команды. Серым цветом обозначены команды для проверки успешной установки. Команда source указывает системной оболочке расположение исполняемых файлов скомпилированной версии GROMACS. Команда which должна сообщить это расположение пользователю, а в последней строке производится тестовый запуск GROMACS - при этом программа должна сообщить номер версии (5.1.4) и показать информацию о доступных опциях.

Пожалуйста, загрузите и разархивируйте файл с данными, который мы будем анализировать во время мастер-класса:

cd ../..
wget http://media.biophys.msu.ru/density-masterclass.tar.gz
tar xfz density-masterclass.tar.gz