Vizuální molekulární dynamika - Visual Molecular Dynamics

VMD
Screenshot z VMD 1.8.3.
Screenshot z VMD 1.8.3.
Původní autořiWilliam Humphrey, Andrew Dalke, Klaus Schulten John Stone
VývojářiUniversity of Illinois v Urbana – Champaign
První vydání4. července 1995; Před 25 lety (1995-07-04)
Stabilní uvolnění
1.9.3 / listopad 2016; Před 4 lety (2016-11)
NapsánoC
Operační systémOperační Systém Mac, Unix, Okna
K dispozici vAngličtina
TypMolekulární modelování
LicenceSpecifické pro distribuci[1]
webová stránkawww.ks.uiuc.edu/Výzkum/ vmd

Vizuální molekulární dynamika (VMD) je molekulární modelování a vizualizace počítačový program.[2] VMD je vyvinut hlavně jako nástroj pro prohlížení a analýzu výsledků simulací molekulární dynamiky. Zahrnuje také nástroje pro práci s volumetrickými daty, sekvenčními daty a libovolnými grafickými objekty. Molekulární scény lze exportovat do externích nástrojů pro vykreslování, jako jsou POV-Ray, RenderMan, Tachyon, Modelingový jazyk pro virtuální realitu (VRML ), a mnoho dalších. Uživatelé mohou provozovat své vlastní Tcl a Krajta skripty v rámci VMD, protože obsahuje integrované tlumočníky Tcl a Python. VMD běží dál Unix, Apple Mac Operační Systém Mac, a Microsoft Windows.[3] VMD je pro nekomerční uživatele k dispozici na základě licence specifické pro distribuci, která umožňuje bezplatné používání programu i úpravy jeho zdrojového kódu.[4]

Dějiny

Satelitní molekulární grafika viru tabákové mozaiky vyrobená ve VMD a vykreslená pomocí Tachyon. Scéna je zobrazena s kombinací molekulárních povrchů zabarvených radiální vzdáleností a nukleové kyseliny zobrazené v zobrazeních pásu karet. Vykreslení Tachyon využívá přímé osvětlení i okolní okluzní osvětlení ke zlepšení viditelnosti kapes a dutin. Osy VMD jsou zobrazeny jako jednoduchý příklad vykreslení nemolekulární geometrie.

VMD byl vyvinut pod záštitou hlavního řešitele Klaus Schulten ve skupině Teoretická a výpočetní biofyzika na Beckman Institute for Advanced Science and Technology, University of Illinois v Urbana – Champaign.[5][6] Program předchůdce, nazvaný VRChem, vyvinuli v roce 1992 Mike Krogh, William Humphrey a Rick Kufrin. Původní verzi VMD napsali William Humphrey, Andrew Dalke, Ken Hamer, Jon Leech a James Phillips.[7] To bylo propuštěno v roce 1995.[7][8] Nejstarší verze VMD byly vyvinuty pro Křemíková grafika pracovní stanice a může také běžet v jeskynní automatické virtuální prostředí (CAVE) a komunikovat s nanoměřítkem molekulární dynamiky (NAMD ) simulace.[2] VMD dále rozvíjeli A. Dalke, W. Humphrey, J. Ulrich v letech 1995–1996, následovali Sergej Izrailev a J. Stone v letech 1997–1998. V roce 1998 se John Stone stal hlavním vývojářem VMD a přenesl VMD na mnoho dalších Unix operační systémy a dokončení prvního plně funkčního OpenGL verze.[9] První verze VMD pro Microsoft Windows platforma byla vydána v roce 1999.[10] V roce 2001 přidali podporu Justin Gullingsrud a Paul Grayson a John Stone hmatová zpětná vazba zařízení a další vývoj rozhraní mezi VMD a NAMD pro provádění interaktivních simulací molekulární dynamiky.[11][12] V následném vývoji Jordi Cohen, Gullingsrud a Stone zcela přepsali grafická uživatelská rozhraní a přidali integrovanou podporu pro zobrazení a zpracování objemových dat,[13] a použití Jazyk stínování OpenGL.[14]

Meziprocesová komunikace

VMD může komunikovat s jinými programy prostřednictvím Tcl /Tk.[3] Tato komunikace umožňuje vývoj několika externích pluginů, které fungují společně s VMD. Tyto doplňky rozšiřují sadu funkcí a nástrojů VMD, což z něj činí jeden z nejpoužívanějších programů ve výpočetní chemii, biologii a biochemii.

Zde je seznam některých pluginů VMD vyvinutých pomocí Tcl / Tk:

  • Delphi Force - výpočet a vizualizace elektrostatické síly[15]
  • Pathways Plugin - identifikujte dominantní dráhy přenosu elektronů a odhadněte elektronické tunelování dárce-příjemci
  • Zkontrolovat plugin Sidechains - zkontroluje a pomůže vybrat nejlepší orientaci a stav protonace pro Asn, Gln a His postranní řetězce
  • MultiMSMS Plugin - ukládá do mezipaměti výpočty MSMS, aby se urychlila animace posloupnosti rámců
  • Interaktivní základní dynamika - Interaktivní vizualizace základní dynamiky
  • Mead Ionize - Vylepšená verze autoionizace pro vysoce nabité systémy
  • Skripty VMD Andriye Anishkina - mnoho užitečných skriptů VMD pro vizualizaci a analýzu
  • Nástroj RMSD Trajectory - vývojová verze pluginu RMSD pro trajektorie
  • Nástroj klastrování - Vizualizace shluků konformací struktury
  • iTrajComp - interaktivní nástroj pro srovnání trajektorie
  • Swap - Atomová výměna souřadnic pro lepší zarovnání RMSD
  • Intervor - extrakce a zobrazení rozhraní Protein-Protein
  • SurfVol - Změřte povrch a objem bílkovin[16]
  • vmdICE - Plugin pro výpočet RMSD, RMSF, SASA a dalších časově proměnných množství[17]
  • molUP - Plugin VMD pro zpracování výpočtů QM a ONIOM pomocí gaussovského softwaru[18]
  • VMD Store - Rozšíření VMD, které uživatelům pomáhá objevovat, instalovat a aktualizovat další doplňky VMD.[19]

Viz také

Reference

  1. ^ Licence VMD
  2. ^ A b Humphrey, William; Dalke, Andrew; Schulten, Klaus (únor 1996). "VMD: Vizuální molekulární dynamika". Journal of Molecular Graphics. 14 (1): 33–38. doi:10.1016/0263-7855(96)00018-5. PMID  8744570.
  3. ^ A b „Uživatelská příručka VMD verze 1.9.1“ (PDF). Massachusetts Institute of Technology. Zdroj NIH pro makromolekulární modelování a bioinformatiku. Citováno 29. ledna 2012.
  4. ^ „Licence VMD“. Skupina teoretické a výpočetní biofyziky. Centrum NIH pro makromolekulární modelování a bioinformatiku, University of Illinois v Urbana – Champaign. Citováno 4. ledna 2016.
  5. ^ Schulten, Klaus. „Ministerstvo zdravotnictví a sociálních služeb Služby veřejného zdravotnictví Národní instituty zdraví NIH Resource Biomedical Research Technology Program Výroční zpráva o pokroku, číslo grantu P41 RR05969“ (PDF). University of Illinois v Urbana – Champaign. Citováno 5. ledna 2016.
  6. ^ Schulten, Klaus J. „Ministerstvo zdravotnictví a sociálních služeb Služby veřejného zdravotnictví Národní instituty zdraví Národní středisko pro výzkumné zdroje Oblast biomedicínských technologií Výroční zpráva o pokroku (1. 8. - 31. 7. 11), číslo grantu P41RR005969“ (PDF). University of Illinois v Urbana – Champaign. Citováno 5. ledna 2016.
  7. ^ A b „Historie vydání VMD“. Skupina teoretické a výpočetní biofyziky. Centrum NIH pro makromolekulární modelování a bioinformatiku, University of Illinois v Urbana – Champaign. Citováno 4. ledna 2016.
  8. ^ Bishop, Tom Connor (4. července 1995). „Oznámení programu VMD, verze 1.0“. Seznam výpočetní chemie. CCL.Net.
  9. ^ „VMD 1.3“. Skupina teoretické a výpočetní biofyziky. Centrum NIH pro makromolekulární modelování a bioinformatiku, University of Illinois v Urbana – Champaign. Citováno 4. ledna 2016.
  10. ^ „VMD 1.4“. Skupina teoretické a výpočetní biofyziky. Centrum NIH pro makromolekulární modelování a bioinformatiku, University of Illinois v Urbana – Champaign. Citováno 4. ledna 2016.
  11. ^ Stone, John E .; Gullingsrud, Justin; Grayson, Paul; Schulten, Klaus (2001). „Systém pro interaktivní simulaci molekulární dynamiky“. 2001 ACM Symposium on Interactive 3D Graphics. New York, NY, USA: ACM. 191–194.
  12. ^ Dreher, Matthieu; Piuzzi, Marc; Ahmed, Turki; Matthieuten, Chavent; et al. (2013). „Interaktivní molekulární dynamika: škálování až na velké systémy“ (PDF). International Conference on Computational Science, ICCS 2013, June 2013, Barcelone, Spain. New York, NY, USA: Elsevier.
  13. ^ „VMD 1,8“. Skupina teoretické a výpočetní biofyziky. Centrum NIH pro makromolekulární modelování a bioinformatiku, University of Illinois v Urbana – Champaign. Citováno 4. ledna 2016.
  14. ^ „VMD 1.8.7“. Skupina teoretické a výpočetní biofyziky. Centrum NIH pro makromolekulární modelování a bioinformatiku, University of Illinois v Urbana – Champaign. Citováno 4. ledna 2016.
  15. ^ Li, Lin; Jia, Zhe; Peng, Yunhui; Chakravorty, Arghya; Sun, Lexuan; Alexov, Emil (2017-11-15). „Webový server DelPhiForce: výpočty a vizualizace elektrostatických sil a energie“. Bioinformatika. 33 (22): 3661–3663. doi:10.1093 / bioinformatika / btx495. ISSN  1367-4803. PMC  5870670. PMID  29036596.
  16. ^ Ribeiro, João V .; Tamames, Juan A. C .; Cerqueira, Nuno M. F. S. A .; Fernandes, Pedro A .; Ramos, Maria J. (01.12.2013). „Volarea - bioinformatický nástroj pro výpočet povrchové plochy a objemu molekulárních systémů“. Chemická biologie a design léčiv. 82 (6): 743–755. doi:10.1111 / cbdd.12197. ISSN  1747-0285. PMID  24164915. S2CID  45385688.
  17. ^ Knapp, Bernhard; Lederer, Nadja; Omasits, Ulrich; Schreiner, Wolfgang (01.12.2010). „vmdICE: Plug-in pro rychlé vyhodnocení simulací molekulární dynamiky pomocí VMD“. Journal of Computational Chemistry. 31 (16): 2868–2873. doi:10.1002 / jcc.21581. ISSN  1096-987X. PMID  20928849. S2CID  674918.
  18. ^ Fernandes, Henrique; Ramos, Maria João; Cerqueira, Nuno M. F. S.A. (2018). "molUP: Plugin VMD pro zpracování výpočtů QM a ONIOM pomocí gaussovského softwaru". Journal of Computational Chemistry. 39 (19): 1344–1353. doi:10.1002 / jcc.25189. PMID  29464735. S2CID  3413848.
  19. ^ Fernandes, Henrique S .; Sousa, Sérgio F .; Cerqueira, Nuno M. F. S.A. (2019-11-25). „VMD Store – A VMD Plugin to Browse, Discover, and Install VMD Extensions“. Journal of Chemical Information and Modeling. 59 (11): 4519–4523. doi:10.1021 / acs.jcim.9b00739. ISSN  1549-9596. PMID  31682440.

externí odkazy