GROMACS蛋白链、散射与序列工具实操

先下载完整输入、操作脚本与实际结果并解压。gromacs/reference和各LAMMPS输入目录中的矩阵为参考结果；请在新建工作目录复现。

1 运行五个独立小流程#

使用GROMACS 2026.4；输入是此前泛素蛋白实算中提取出的蛋白TPR与轨迹，含1231个原子、76个残基。下列脚本分别建立工作目录。

cd gromacs
module purge
bash run-polystat.sh
bash run-saxs-legacy.sh
bash run-sans-legacy.sh
bash run-mk_angndx.sh
bash run-wheel.sh

2 Cα链的端到端距离与回转半径#

gmx polystat -s protein.tpr -f protein.xtc -e 20 \
  -o chain.xvg -i internal-distance.xvg

选择3，即C-alpha。chain.xvg依次包含时间、端到端距离、回转半径与主轴分量。本例与同一Cα选择的gyrate-legacy逐帧对照，最大差 0.00005 nm，来自输出小数精度。折叠蛋白链的几何统计不等于无限长柔性聚合物的持久长度。

3 旧版SAXS与SANS处理#

只读取前2 ps、每1 ps一帧，演示命令和数据格式；两次都选0，即全部蛋白原子。

gmx saxs-legacy -s protein.tpr -f protein.xtc -e 2 -dt 1 \
  -startq 0 -endq 10 -sq saxs.xvg
gmx sans-legacy -s protein.tpr -f protein.xtc -e 2 -dt 1 \
  -startq 0 -endq 2 -qstep .1 -nt 1 -pr pair.xvg -sq sans.xvg

q单位为nm⁻¹；sans-legacy -nt 1限制后处理线程。当前旧版SAXS的q=0行输出为零，不应用这一行作物理强度归一化。这里使用蛋白坐标及默认散射参数，没有完整实验溶剂背景、同位素对比度、浓度或仪器校正；不能直接当作实验可比的绝对散射曲线。新的分析优先使用gmx scattering，旧版入口适合复现既有流程。

4 从拓扑提取键角索引#

gmx mk_angndx -s protein.tpr -n angles.ndx -type angle
head angles.ndx

本例提取 2185个角度三元组，全部原子编号位于1至1231范围。文件按拓扑角参数分组，三个编号共同构成一个角；索引本身不是角度分布。后续可将指定组传给 gmx angle -f protein.xtc -n angles.ndx，结合实际轨迹计算分布。

5 绘制序列螺旋轮#

本例取泛素23至34位的12个残基。nnnice.dat第一行写数量，后面每行一个三字母残基名：

12
ILE
GLU
ASN
VAL
LYS
ALA
LYS
ILE
GLN
ASP
LYS
GLU

当前2026.4构建使用默认文件名运行最直接：

# 将上面的输入内容保存为 nnnice.dat
gmx wheel
ls plot.eps

包内run-wheel.sh已准备nnnice.dat，不需要再次复制。此版本显式-f/-o参数会触发旧接口解析问题，使用默认输入nnnice.dat及默认输出plot.eps即可。EPS可用支持PostScript的绘图软件打开。默认残基标号从1开始，对应本例所选片段，不直接当作原蛋白编号。螺旋轮只是按指定序列做几何投影，不能证明这段轨迹具有α螺旋结构。

参考：GROMACS 2026.4工具手册、wheel接口实现。