ROSETTA使用技巧随笔--relax使用

ROSETTA使用技巧随笔--relax使用

Purpose:

主要说目的,relax的作用就是对一个给定的蛋白进行构象搜索,寻找与WT相似并能量低于WT的结构,既包含packer又包含minimizer。主要的应用在对一个结构构象进行取样,获得一个构象assembly,同时还能应用于相似结构的比较,结构优化等,它主要能对空间结构中的clash进行释放,使整个结构的能量更优。

Demos:

关于relax的教程及相关文件可见 /demos/tutorials/Relax_Tutorial ,主要讲述了一些对结构进行优化的参数,方法等。

Run:

1. relax最简单的运行方式为 relax.linuxgccrelease -s 1ubq.pdb -out:suffix _crystal @crystal_score_flags ,其中crystal_score_flags为空文件,这一步命令的主要作用是产生score_crystal.sc文件并让大家熟悉relax最简单的运行方式,注意score中的total_score。

2. 然后,运行 relax.linuxgccrelease -s 1ubq.pdb -out:suffix _relaxed @general_relax_flags ,general_relax_flags的详细参数如下:

-nstruct 2

-relax:default_repeats 5

-out:path:pdb ./tutorial_output

-out:path:score ./expected_output

其中第一行的参数表示rosetta将进行两次独立的relax进程并产生两个relax后的结构( -nstruct 2 ),每个独立的进程进行5此循环侧链repack和minimization( -relax:default_repeats 5 ), -out:path:xx 参数控制结果输出路径,pdb文件输出到./tutorial_output路径中( -out:path:pdb ./tutorial_output ),score文件输出到./expect_output文件中( -out:path:score ./expected_output )。

比较1和2的结果,你会发现score文件中total_score有显著的差别,因为1中参数规定根据晶体能量函数对结构进行优化,2中根据其内部评分函数对结构进行优化,并将蛋白质优化到一个local minimum。

参数 -relax:default_repeats N 规定可以对结构循环几次,由1到10,但是经过尝试发现,随着N值增加,优化的效果会逐渐递减,N=5作为默认值,即可达到一个速度时间与效果的最优值,所以N值可以不变,N=5不变的话,这个选项也可以忽略。

Modifying the scope of Relax

Restricting the conformations that Relax can sample

使用下面的参数可以为relax提供一个movemap文件,

1 -in:file:movemap

执行下面命令:

$>../../../main/source/bin/relax.default.linuxclangrelease -s 1ubq.pdb -out:suffix _lever_arm -in:file:movemap lever_arm_movemap @general_relax_flags

下面参数可以分别控制蛋白侧链,主链和domain间的move,

1 -relax:chi_move false

2 -relax:bb_move false

3 -relax:jump_move false

使用下面的命令可以对上述三项参数进行测试:

$>../../../main/source/bin/relax.default.linuxclangrelease -s 1ubq.pdb -relax:chi_move false -out:suffix _no_sidechain_motion @general_relax_flags

$>../../../main/source/bin/relax.default.linuxclangrelease -s 1ubq.pdb -relax:bb_move false -out:suffix _no_sidechain_motion @general_relax_flags

$>../../../main/source/bin/relax.default.linuxclangrelease -s 1ubq.pdb -relax:jump_move false -out:suffix _no_sidechain_motion @general_relax_flags

rosetta还允许使用下面三个选项对relax进行控制,以避免蛋白出现较大不友好的构象变化,

-relax:constrain_relax_to_start_coords

-relax:coord_constrain_sidechains

-relax:constrain_relax_to_native_coords -in:file:native

-relax:coord_cst_width

第一个选项会控制relax生成与程序输入pdb( -s 1ubq.pdb )相差不大的构象,第二个参数生成与提供的 构象相差不大的结果,第三个参数直接通过控制width距离的方法,对relax进行影响。

$>../../../main/source/bin/relax.default.linuxclangrelease -s 1ubq.pdb -out:suffix _constrained_relax -relax:constrain_relax_to_start_coords @general_relax_flags

$>../../../main/source/bin/relax.default.linuxclangrelease -s 1ubq.pdb -out:suffix _constrained_relax -relax:constrain_relax_to_native_coords -in:file:native @general_relax_flags

$>../../../main/source/bin/relax.default.linuxclangrelease -s 1ubq.pdb -out:suffix _constrained_relax -relax:coord_cst_width @general_relax_flags

Changing the behavior of constraints

下面的参数可以解除relax过程中,伴随着程序运行时间变长,限制的权重逐渐降低的现象,简而言之,使用了此选项后,整个程序运行过程中,relax的过程将被绝对限制。

1 -relax:ramp_constraints false

运行下面的命令,可以证明上述参数的作用:

$> ../../../main/source/bin/relax.default.linuxclangrelease -s 1ubq.pdb -out:suffix _relaxed_with_resfile -relax:respect_resfile -packing:resfile 1ubq.resfile @general_relax_flags

Restricting the sequence it can sample

通常情况下,relax不会改变需要relax的序列范围,但是我们可以通过使用resfile,来控制relax的序列范围,当然这个选项只能控制repack,不能控制minimization,这个与enzymedesign过程中的resfile方法类似,

1 -relax:respect_resfile -packing:resfile *resfile*

允许下面的命令证明如何限制sequence:

$> ../../../main/source/bin/relax.default.linuxclangrelease -s 1ubq.pdb -out:suffix _relaxed_with_resfile -relax:respect_resfile -packing:resfile 1ubq.resfile @general_relax_flags

Conclusion

通常在不考虑 -ignore_unrecognized_res 和 -ignore_zero_occupancy false 的情况下,我们只需下面的options,即可完成relax,有时pdb中存在底物时,就需要用-extra_res_fa ligand.params文件作为输入了,general_relax_flags:

1 -s xxx.pdb

2 -nstruct 2 # big nstruct recommended

3 -relax:default_repeats 5

4 -out:suffix _relaxed

5 -out:path:pdb

6 -out:path:score

然后可以根据需求,添加以下参数:

-relax:constrain_relax_to_start_coords

-relax:coord_constrain_sidechains

-ex1

-ex2

-use_input_sc

-flip_HNQ

-no_optH false

命令为:

relax.linuxgccrelease @general_relax_flags

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