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# System prepended metadata

title: CHARMM_web_tur-2024 ver

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title: 'Hsulab923_Tutorial 2024 version'
disqus: hackmd
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Hsulab923_Tutorial 2023 version
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參考檔案:
"G:\我的雲端硬碟\D923_lab\Hsulab完全手冊\2021 Version\HsuLab實驗室學習流程 此為20210427版本.pdf"



## 常用工具簡介


|    Tools              | Introduction               |
| ---------------------------- |:----------------------- |
| Job Retriever       | 輸入 Job ID ，可以回朔以前的工作，僅保留一個禮拜內的紀錄!   |
| Force Field Converter | 轉成charmm36 force field，常搭配下一個選項一起用  |
| PDB Reader         | 可直接讀pdb檔並轉成charmm36 force field，常搭配上一個選項一起用     |
| Ligand Reader&Modeler   |  把ligand轉成charmm36 force field，最多可讀400 atoms | 
| Membrane Builder   | 放膜好工具，實驗室最常用來建系統工具 |


# CHARMM_GUI login

If you are a total beginner to this, start here!

linker:dizzy:: https://www.charmm-gui.org/

Click "Login"
![](https://i.imgur.com/zOgS1fd.png)
1. 此為首頁，如果您是第一次使用此網站，請用學校信箱註冊帳號，並等其審核員通過認證，方可使用後續操作。此步驟可能會花一些時間等待。
2. 可以看到此網站左側有提供網站資訊(About us)、常見問答(Ｑ＆Ａ）示範影片(video demo)以及更新日至(update log)，提供大家去更加了解力場版本及版本更動。本實驗室最常使用選項為" Input Generator "
3. Click 左邊操作欄位的 "Input Generator"
![](https://i.imgur.com/z13mGoL.png)

1. 右上角可以點選 User profile
![](https://i.imgur.com/U5fhFsb.png)

1. 點選 User profile，可以回朔一個禮拜內的job。

# CHARMM_GUI Input generator
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> 本實驗室常用選項為
    *Job Retriever(工作回朔)
    *ForceField Converter(常配合 PDB Reader & Manipulator)
    *Member builder(中的Bilayer Builder)

## Membrance Builder-- Bilayer Builder
![](https://i.imgur.com/zdeLyJn.png)
 >網站右上角有提供教程，點選"Tutorial"後，會跳出一視窗，可以選擇需要的教程觀看。
 >需要請您注意 Please note that: 中的GROMACS的相關建議。

2. 網頁往下滾動，即可上傳您的蛋白質。
3. 上傳網站前，建議先將蛋白質在MOE做結構修正及能量最小化，把X氨基酸刪掉。
4. Membrane builder僅限蛋白質，配體需分開轉檔。
### 上傳蛋白質
![](https://i.imgur.com/qRvJZUk.png)
### 確認序列
![](https://i.imgur.com/lUVhQXC.png)
### 確認雙硫鍵
![](https://i.imgur.com/7e7iiwU.png)
### 放膜
![](https://i.imgur.com/MXAVglJ.png)

>PPM選項是方便且快速的自動放膜網站(https://opm.phar.umich.edu/ppm_server)，大家可以去了結放膜方式。

### 設置膜

![](https://i.imgur.com/aUQn4mi.png)
>此步驟要做的事情很多
* 確認放膜位置
* 設置膜的種類(POPC)
* 設置膜的比率(1:1)
* 設置膜的大小(注意單位，比Gromacs大10倍)
* 透過點選Show the system info確認膜是否會太小
* 小建議，建議只有膜的受體(例如:Dopamine receptor的大小)設100，有G protein設120

### 加離子
![](https://i.imgur.com/u8r33ns.png)

### Step 4
![](https://i.imgur.com/J63Ze1V.png)

### 選擇CHARMM36力場
![](https://i.imgur.com/5z59Fsa.png)

### 下載壓縮檔
![](https://i.imgur.com/A7NpUUY.png)

### 解壓所檔
![](https://i.imgur.com/5HGoh3y.png)

>已結束蛋白質轉檔，接下來要處理配體轉檔


## Ligand Converter
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1. 將Step5_input.pdb，用UE打開，並刪掉水分子(TIP3P)，另存新檔only_R_delpop.pdb。
![](https://i.imgur.com/58fHp4J.png)
2. MOE打開 only_R_delpop.pdb和Ligand，進行Induced-fit docking。
3. Docking完後，只保留Ligand，存檔LIG.pdb和LIG.sdf檔案。
4. 上傳至CHARMM_GUI -> Inpur generator -> Ligand Reader & Modeler
![](https://i.imgur.com/qi3rjKT.png)
5. Next Step
![](https://i.imgur.com/w7vrO3t.png)
6. 解壓所檔 
![](https://i.imgur.com/6Qv12A7.png)


>處理完配體轉檔，接下來要合併配體和蛋白質
>須先進行 pdb2gmx 指令，將蛋白質先行轉成GMX格式，再合併

### Some Error - 如沒有Error，請跳到CHARMM36 to GROMACS 章節
>如果您發現轉完檔之後，沒有 ligand.itp 和charmm36.itp，可以用SwissParam
> SwissParam: https://www.swissparam.ch/
1. 將CHARMM_GUI轉檔之後的壓縮檔中的mol2複製至您的資料夾。
2. 再將mol2上傳至SwissParam
![](https://i.imgur.com/TNmGEZq.png)
3. 解壓所檔，複製 .itp
![](https://i.imgur.com/MWfwbmt.png)



## CHARMM36 to GROMACS
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>參考檔案:
"G:\我的雲端硬碟\D923_lab\Hsulab完全手冊\2021 Version\HsuLab實驗室學習流程 此為20210427版本.pdf"

1. pdb2gmx 指令
```
gmx_pdb2gmx -f _delpop.pdb -o _g.pdb -p topo.top -ter
```

2. 不需要加入-ignh
> 水分子選擇TIP3P CHARMM-modified... 
> N端選擇NH3+  
> C端選擇 COO-

3. 修改TOP file
![](https://i.imgur.com/fM4UMT3.png)
>加入.itp檔
4. 合併蛋白質.pdb和ligandrm.pdb
* 跟之前的立場相比，CHARMM需多做一步，因為在LIG轉檔時，CHARMM_GUI會更改座標軸，所以要將座標軸改回去。
* UE打開docking.pdb和ligandrm.pdb，利用docking.pdb，找到LIG的座標軸，複製，並貼上ligandrm.pdb。
![](https://i.imgur.com/hBKvn4T.png)
* 合併蛋白質.pdb和ligandrm.pdb
* 將配體貼上蛋白質.pdb。
* 對齊，順原子數。
* 用MOE打開，確認分子沒有碎片化，如果有請一個一個原子確認位置，並修正
![](https://i.imgur.com/cHyWDNB.png)

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### 後續建系統方式如先前教程一樣

1. 加邊界 (Z軸建議長一點)
```
gmx_editconf -f (.pdb) -o (.pdb) -box -center
```
2. 加水
```
gmx_solvate -cp (.pdb) -cs spc216.gro -o (.pdb) -p (.top)
```

4. 加離子
```
gmx_grompp -f _CHARMM.mdp -c (.pdb) -p (.pdb) -o (.tpr)
```
```
gmx_genion -s (.tpr) -conc 0.15 -neutral -o (.pdb) -p (.top) -pname SOD -nname CLA
```

6. 能量最小化
```
拿 CHARMM 的 Script，檔名有寫 _CHARMM
```

7. PR
```
拿 CHARMM 的 Script，檔名有寫 _CHARMM
```

8. MD RUN
```
拿 CHARMM 的 Script，檔名有寫 _CHARMM
```
9. 完成


# CHARMM 相關資料
1. CHARMM_GUI Twitter: https://twitter.com/CharmmGui
2. CHARMM Force Field Files: http://mackerell.umaryland.edu/charmm_ff.shtml#gromacs
3. CHARMM36 forcefield mdp file parameters suggested by Gromacs: https://manual.gromacs.org/current/user-guide/force-fields.html