Criar imagens e videos de dinâmicas moleculares¶

O objetivo deste tutorial é criar imagens e video com qualidade para publicações a partir da dinâmica molecular da tripsina pancreática bovina.

Explore, colabore e estude! Dúvidas: patrick.faustino@unesp.br

Índice¶

Representação gráfica no VMD
Visualização de trajetória no VMD
Criar video da dinâmica molecular com VMD

Representação gráfica no VMD¶

O VMD permite visualizar moléculas e realizar análises. Para instalação, verifique este repositório.

Para carregar o arquivo de coordenadas no VMD:

vmd md_5ns.gro

No menu do VMD, podemos realizar algumas melhorias na visualização:

Display > Orthographic    # para alterar a visão referencial
Display > Axes > Off    # para remover o eixo axial do painel de visualização
Display > Rendermode > GLSL    # para alterar o motor de renderização
Graphics > Colors > Display > Background > 8 white    # altera a cor do plano de fundo

Para modificar a forma de representação das moléculas:

Graphics > Representations

Na janela que abrir, vamos criar representações para protein, water, resname NA e resname CL utilizando o botão Create Rep, e realizar as seguintes configurações:

Selected Atoms: protein; Coloring Method: Secundary Structure; Drawing Method: NewCartoon; Material: EdgyShiny
Selected Atoms: water; Coloring Method: ColorId - 22 cyan3; Drawing Method: QuickSurf; Material: Transparent
Selected Atoms: resname NA; Coloring Method: Name; Drawing Method: VDW; Material: EdgyShiny
Selected Atoms: resname CL; Coloring Method: Name; Drawing Method: VDW; Material: EdgyShiny

PDB 1S0Q, Tripsina Pancreática Bovina. O VMD (Visual Molecular Dynamics) possui esquema de cores para estruturas de biomoléculas: 🟣 violeta para alfa-hélices; 🟡 amarelo para beta-folhas; 🔵 azul para Hélices 3-10; 🔵 ciano para voltas e ⚪ branco para novelos ou cordas.

Tip

Na janela Graphics > Representations... é possivel desativar ou ativar a visualização da representação com clique duplo sobre a molécula desejada.

Para renderizar em arquivo de imagem:

File > Render > Start Rendering

É possivel alterar o motor de renderização para Tachyon (internal, in-memory rendering) e renomear o arquivo juntamente com a extensão .png ou .jpg.

Visualização de trajetória no VMD¶

Note

Após finalização da etapa de produção, é necessário ajustar as trajetórias .xtc ou .trr para a devida visualização no VMD. Esse procedimento não altera a dinâmica molecular.

Para ajustar a trajetória no Gromacs:

gmx trjconv -f md_5ns.xtc -s md_5ns.tpr -o md_noPBC.xtc -pbc mol -center -ur compact

# -pbc = mol, para visualizar as moléculas inteiras.
# -center = centraliza a proteina na caixa.
# -ur = compact, para uma visualização compacta na caixa.

Quando solicitado, selecione 1 Protein para indicar que a proteina deverá ser centralizada na caixa e 0 System para solicitar que todo o sistema esteja no arquivo de saida md_noPBC.xtc.

Note

Saiba mais sobre trjconv.

Para carregar as coordenadas e trajetória no VMD:

vmd md_5ns.gro md_noPBC.xtc

Criar video da dinâmica molecular com VMD¶

Link para visualizar o video demonstrativo da dinâmica: https://youtu.be/IQGiznRc0Xo.

Tip

Crie uma pasta para salvar os snapshots de cada frame.

Para criar o video, inicialmente instale as bibliotecas:

sudo apt install netpbm ffmpeg

No VMD, após ajustes nas visualizações e carregar os arquivos de coordenadas e trajetória, crie snapshots para cada frame:

Extensions > Visualization > Movie Maker

Na janela que abrir, selecione a pasta onde os snapshots serão salvos. Certifique que: - Name of movie: untitled - Rotation angle=0 - Trajectory step size=1 - Movie duration (s)=0

No menu Renderer, selecione Snapshot ou Internal Tachyon. Em Movie Settings, selecione Trajectory e desabilite a opção 4: Delete image files. Em Format, selecione MPEG-1. Clique em Make Movie.

Na pasta onde estão os snapshots, crie o video:

ffmpeg -framerate 30 -i untitled.%05d.ppm -vf scale=1920:-2:flags=lanczos -c:v libx265 -crf 18 -preset slow movie.mkv

O video será salvo como movie.mkv e pode ser hospedado no YouTube ou qualquer serviço de hospedagem.

Boas simulações moleculares!¶

Como citar¶

FAUSTINO, P. A. S. Documentação sobre Química Biofísica Computacional. [S. l.]: Zenodo, 2026. DOI 10.5281/zenodo.22729510. Disponível em: https://doi.org/10.5281/zenodo.22729510.