GROMACS_files

1.GROMACS TOP文件

TOP文件（也称为拓扑文件），用于定义分子系统的拓扑结构和力场参数。TOP文件包含了分子系统的原子类型、键合类型、非键合相互作用参数等信息，是进行分子动力学模拟的基础。TOP文件由多个部分组成，每个部分定义了不同的信息。
你可以发现文件头除了一些注释信息外，还有一行#include "gromos43a1.ff/forcefield.itp",表明当前体系基于该力场。

1.1 [ moleculetype ]

定义分子类型及其名称，以及非键合相互作用的处理方式。
示例：

[ moleculetype ]
; Name            nrexcl
Protein_chain_A     3

• molname：分子类型的名称(这里的蛋白名称)。
• nrexcl：决定了在计算非键合相互作用时，哪些原子对之间的相互作用会被忽略。
  通常为 3，可以避免短程相互作用，减少计算量和避免重复计算。
• qtot N端到当前pos肽段所带电荷

  1.2 [ atoms ]

  定义了分子系统中每个原子的详细信息, 如原子类型、电荷、质量等。

示例：

[ atoms ]
;   nr       type  resnr residue  atom   cgnr     charge       mass  typeB    chargeB      massB
; residue   4 CYS rtp NCYX q +1.0
     1         N3      4    CYS      N      1     0.2069      14.01
     2          H      4    CYS     H1      2     0.1815      1.008
     3          H      4    CYS     H2      3     0.1815      1.008
     4          H      4    CYS     H3      4     0.1815      1.008
     5         CT      4    CYS     CA      5     0.1055      12.01
     6         HP      4    CYS     HA      6     0.0922      1.008
     7         CT      4    CYS     CB      7    -0.0277      12.01
     8         H1      4    CYS    HB1      8      0.068      1.008
     9         H1      4    CYS    HB2      9      0.068      1.008
    10          S      4    CYS     SG     10    -0.0984      32.06
    11          C      4    CYS      C     11     0.6123      12.01
    12          O      4    CYS      O     12    -0.5713         16   ; qtot 1

• nr: 原子编号
• type: 原子类型
• resnr: 残基编号
• residue: 氨基酸残基名称
• atom: 原子名称
• cgnr: 电荷组编号
• charge: 原子电荷
• mass: 原子质量
• typeB: 备用原子类型（通常用于双力场设置）
• chargeB: 备用原子电荷（通常用于双力场设置）
• massB: 备用原子质量（通常用于双力场设置）

1.3 [ bonds ]

定义分子中的键及其参数，如键长、力常数等。
示例：

[ bonds ]
;  ai    aj funct            c0            c1            c2            c3
    1     2     1 
    1     3     1 
    1     4     1 
    1     5     1 
    5     6     1 
    5     7     1 
    5    11     1 
    7     8     1 
    7     9     1 
    7    10     1 
   10   234     1 

• ai: 第一个原子的编号
• aj: 第二个原子的编号
• func: 键的函数类型，通常为 1（谐振势）或 2（Morse势）
• c0: 键长（单位：nm）
• c1: 力常数（单位：kJ/mol/nm²）
• c2: 其它
• c3: 其它

1.4 [ pairs ]

定义分子中的键及其参数，如键长、力常数等。
示例：

[ pairs ]
;  ai    aj funct            c0            c1            c2            c3
    1     8     1 
    1     9     1 
    1    10     1 
    1    12     1 
    1    13     1 
    2     6     1 
    2     7     1 
    2    11     1 
    3     6     1 
    3     7     1 
    3    11     1 
    4     6     1 
    4     7     1 
    4    11     1 
    5    14     1 
    5    15     1 
    5   234     1 
    6     8     1 
    6     9     1 
    6    10     1 
    6    12     1

• ai: 第一个原子编号
• aj: 第二个原子编号
• func: 1（Lennard-Jones 12-6 势能）；2（Buckingham 势能）；3（Morse 势能）
• c0: 其它（通常在 funct 为 1 时省略）
• c1: 其它（通常在 funct 为 1 时省略）
• c2: 其它（通常在 funct 为 1 时省略）
• c3: 其它（通常在 funct 为 1 时省略）

1.5 [ angles ]

定义分子中的键角及其参数，如角度、力常数等。
示例：

[ angles ]
;  ai    aj    ak funct            c0            c1            c2            c3
    2     1     3     1 
    2     1     4     1 
    2     1     5     1 
    3     1     4     1 
    3     1     5     1 
    4     1     5     1 
    1     5     6     1 
    1     5     7     1 
    1     5    11     1 
    6     5     7     1 
    6     5    11     1 
    7     5    11     1 
    5     7     8     1 
    5     7     9     1 
    5     7    10     1

• ai：第一个原子的编号，用于标识键角的起始原子
• aj：中心原子的编号，用于标识键角的中心原子
• ak：第三个原子的编号，用于标识键角的终止原子
• funct：键角的函数类型，通常为 1（谐振势）
• c0：键角（单位：度），通常在 funct 为 1 时省略
• c1：力常数（单位：kJ/mol/rad²），通常在 funct 为 1 时省略
• c2 和 c3：其他参数，通常在 funct 为 1 时省略

1.6 [ dihedrals ]

定义分子中的二面角（扭转角）及其参数，如角度、力常数等。
示例：

[ dihedrals ]
;  ai    aj    ak    al funct            c0            c1            c2            c3            c4            c5
    2     1     5     6     9 
    2     1     5     7     9 
    2     1     5    11     9 
    3     1     5     6     9 
    3     1     5     7     9 
    3     1     5    11     9 
    4     1     5     6     9 
    4     1     5     7     9 
    4     1     5    11     9 
    1     5     7     8     9 
    1     5     7     9     9 
    1     5     7    10     9 

• ai：第一个原子的编号，用于标识二面角的起始原子
• aj：第二个原子的编号，用于标识二面角的第二个原子
• ak：第三个原子的编号，用于标识二面角的第三个原子
• al：第四个原子的编号，用于标识二面角的终止原子
• funct：二面角的函数类型，通常为 1（周期性势能）或 3（Ryckaert-Bellemans 势能）,这里是周期性势能（Periodic potential）
• c0、c1、c2、c3、c4 和 c5：其他参数，通常在 funct 为 1 或 3 时省略

1.7 [ system ]

系统的名称。
示例：

[ system ]
; Name
OMEGA-AGA-IVB

1.8 [ molecules ]

定义系统中包含的分子类型及其数量。
示例：

[ molecules ]
; Compound        #mols
Protein_chain_A     1

• Compound：分子类型的名称
• #mols：分子类型的数量

1.9 文件末尾的其它定义

## 定义了一个力常数，用来在平衡过程中使原子保持在原位
; Include Position restraint file
#ifdef POSRES
#include "posre.itp"
#endif

## 溶剂 其它水：SPCE, TIP3P, and TIP4P
; include water
#include "spc.itp"

## 离子参数
; Include generic topology for ions
#include "oplsaa.ff/ions.itp"

2.GROMACS GRO文件

gro格式的输出结构。结果是一个坐标文件，其中结构的每个原子都有x、y和z坐标，很像一个简单的PDB文件。

3.GROMACS ITP文件

一个位置约束文件，将在我们模拟的平衡步骤中有用。

4.GROMACS TPR文件

References:
https://www.compchems.com/gromacs-file-formats-understanding-topology-itp-and-gro-files/#gro-file-format