今天的内容是：GROMACS分子模拟基础实验教程第三篇-检查和理解拓扑文件
更多前序基础文章可以参考：
基础准备4-Ubuntu16版Linux下编译安装Gromacs2020
基础准备5-Linux7.6编译安装Gromacs2018版并行版
我们接着之前的实验文档：
直接入正题：
GROMACS分子模拟基础实验教程(3)-检查和理解拓扑文件
本章没有实际需要用gromacs做的操作，却非常重要，主要是理解gromacs使用gmx pdb2gmx生成的拓扑文件topol.top的内容，这对后续的模拟至关重要。后续结合自己的研究对象进行模拟时，如果拓扑文件存在异常，则可能出现相关严重的运行报错，因此理解拓扑文件才能解决后续报错问题。
上一章节，我们通过gmx pdb2gmx命令，输入去掉了水分子的1AKI_clean.pdb文件。并使用gmx pdb2gmx -f 1AKI_clean.pdb -o 1AKI_processed.gro -water spce生成了对应的3个文件：topol.top、posre.itp、1AKI_processed.gro
1AKI_processed.gro是一个GROMACS格式的结构文件，包含力场中定义的所有原子(即蛋白质中的氨基酸添加了H原子)
topol.top文件是蛋白分子系统的拓扑文件
posre.itp文件包含了用来限制重原子（heavy atoms）位置的信息
本章我们重点学习理解topol.top文件
linux下如何查看.top文件
可以把topol.top下载到Windows系统上，使用一般的文本编辑器如Notepad++、UltraEdit等文本编辑器查看。不过既然我们在linux上进行操作，还是建议习惯使用linux的命令操作；
这里我们再顺便复习和巩固一下linux基础操作命令
在Linux下查看这个top文件需要使用相关的命令，方式有多种：
Ø方式1：cat命令查看
查看topol.top文件的行数
cat topol.top | wc -l
显示有18408行
可以直接cat topol.top去查看全部内容，但是直接显示全部18408行内容不太友好，也不方便看
Ø方式2：通过vi查看文件
vi topol.top
使用vi的好处就是可以定位到任意一个想查看的位置，可以显示行号，还可以搜索
查看行号：vi topol.top后，执行:set nu 就可以显示文件的行编号
搜索文件内容：vi topol.top后，搜索某个字符或单词pdb2gmx
输入 :/pdb2gmx 回车后就开始搜索，按n键可以查找下一个
定位到文件最后一行：vi topol.top后，键盘输入大写字母G，光标即可调到最后一行的位置
定位到指定行：vi topol.top后，输入冒号+行号，如 :20 回车后即可调到文件的第20行
Ø方式3：more命令翻页查看
more topol.top
会只显示文件前面的一页内容就不继续显示了：
想查看下一行，就持续按“回车键”；
想查看下一页，就持续按“空格键”
关于在linux下查看topol.top文件就先说这么多
感觉是不是有点啰嗦，linux查看文件都要说半天，可能是我年纪大了
如果对linux还不怎么熟悉的同学，就在Windows下看其实也是可以的。
检查top文件的文件头
more topol.top
前面这些以分号开头的是文件注释，
看红色框的第2行：
这个定义了力场文件，调用了OPLS-AA力场的参数, 一般位于拓扑文件的开头
其实我们可以在linux系统上查找对应的文件，参考命令如下：
find /apps/svr/gromacs/gmx2020 -name forcefield.itpfind /apps/svr/gromacs/gmx2020 -name forcefield.itp | grep oplsaa
后面是moleculetype，这个也很重要
[]; Name nrexclProtein_chain_A 3
“Protein_A”定义了分子名称（这个蛋白质在PDB文件中被标定为A链）
nrexcl为3，nrexcl=n:表示不计算≤n个键相连原子间非键作用（这里是3个键以内的原子不算非键相互作用）
检查top文件的原子定义部分
接下来的部分则定义了蛋白质中的原子
这里面列值很多，解释参考如下:
nr: 原子序号type: 原子类型resnr: 氨基酸残基编号residue: 氨基酸残基名注意这里的残基在原来的PDB文件中为“LYS”, 使用.rtp中的“LYSH”项意味着这是质子化的残基(中性PH环境下会处于主导地位).atom: 原子名称cgnr: 电荷组编号（电荷组定义了整数电荷单元, 可加速计算.）charge: 无需解释，“qtot”为对分子总电荷的持续累加mass: 也无需解释typeB, chargeB, massB: 用于自由能微扰(这里不讨论)
下面几节包括[ bonds ], [ pairs ], [ angles ]和[ dihedrals ]. 其中一些无需解释：bonds, angles, and dihedrals(键, 键角, 二面角)，主要是和蛋白质有关的一些基础化学概念。
可以参考gromacs手册进行查阅
检查top文件的位置限制配置
看拓扑文件的最后几行，本例子大约在第18384行文件开始
; Include Position restraint file
#ifdef POSRES
#include "posre.itp"
#endif
该部分定义了位置限制文件
（posre.itp由pdb2gmx生成，此文件包含了用来限制重原子（heavy atoms）位置的信息，定义了平衡时用于维持原子位置的力常数）
到这里Protein_A分子的定义就结束了。剩下的是定义其他分子并提供体系级别的说明
检查top文件中溶剂拓扑定义
接下来默认定义的是溶剂分子类型（一般就是水）, 在本例中为SPC/E模型的水分子（其他水分子模型还有SPC, TIP3P和TIP4P等）。水也可以被位置约束，使用1000 kJ mol-1 nm-2的力常数(kpr)
通过上一步生成拓扑的时候，在pdb2gmx命令中使用“-water spce”选项（gmx pdb2gmx -f 1AKI_clean.pdb -o 1AKI_processed.gro -water spce），gromacs程序选择了默认的SPC/E水模型. （顺便说一下，GROMACS并没有包含所有的水模型，关于不同类型水模型的解释，可以参考资料https://water.lsbu.ac.uk/water/water_models.html，下图是网站首页的截图，简要说明了水分子模型概况）
查看拓扑文件末尾配置
; Include topology for ions
上面这个是离子相关的拓扑配置。
最后是体系级别的定义。
[ system ]指令给出了体系的名称, 在模拟中此名称将被写入到输出文件中. 例子中的LYSOZYME指的是我们本次模拟的物质对象--溶菌酶
[molecules]模块列出了体系中的所有分子，有几个关键注意点需要注意：
1、列出分子的顺序必须与坐标(本例中为.gro)文件中的分子顺序保持一致
2、对每一个研究体系，[molecules]列出的名称必须与[ moleculetype]中的名称一致, 而不是残基名称或其他名称
下面是文件前面定义的
这是文件最后定义的
本节非常重要，主要是理解gromacs pdb2gmx生成的拓扑文件内容。下一步建立模拟的容器并添加溶剂和离子。
今天的分享就到这里了
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