RMSD中的RMS想必你們比較熟悉，是root mean squared的縮寫，而這個D在不一樣的文獻裏有不一樣的說法，能夠是deviation、displacement或者distance等，索性的是，在表示衡量分子結構之間的差別這個概念時，它們是相同的。其定義爲
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其中xi和x’i爲兩個分子的第i個原子的x座標。學習
計算兩個分子間的RMSD的一個重要前提是將兩個分子擺放到重疊度最大的位置，不然計算出來的RMSD是沒有意義的，以下圖所示，兩個分子擺放比較隨意，距離較大，這時候算出的RMSD會很大。flex
將兩個分子擺放到重疊度最大的位置的過程在VMD中稱爲Align。其數學過程是尋找兩個結構之間的某個旋轉矩陣，使算出來的RMSD值最小，這個RMSD值纔是有意義的。經常使用的算法有Kabsch算法、Quaternion算法等。VMD中使用的是Kabsch算法。spa
計算RMSD的程序有不少，很多同窗甚至本身寫過計算RMSD的程序。本文介紹用VMD計算兩個分子間的RMSD的方法。3d
首先是製做輸入文件，將兩個分子的座標依次寫到同一個xyz文件中。爲節省篇幅，此處以兩個水分子爲例：
component
3orm
H2O_1blog
O -2.63 -1.82 0.10
H -1.67 -1.82 0.10
H -2.95 -0.92 0.10
3
H2O_2
O 0.12 -1.36 0.19
H 1.08 -1.36 0.19
H -0.19 -0.46 0.19
這個文件的前一半便是一個水分子的xyz文件的標準寫法，第一行爲原子數，第二行爲標題或分子說明，內容隨意，第三行日後爲座標，格式爲元素符號加座標或原子序數加座標，例如上面的文件中O可換爲6，H可換爲1。
將文件拖入VMD Main窗口，此時能夠看到只顯示了一個結構。能夠拖動下方的滑塊切換到另外一結構：
若想同時顯示兩個結構，能夠在Graphics → Representations選項中設定：
在Draw style選項中，Coloring Method選擇Trajectory → Timestep，Drawing Method我我的喜歡選擇Licorice，再進入Trajectory選項卡，在Draw Multiple Frames中寫入0:1，這樣就能夠同時顯示兩個結構，如上圖所示。
下面開始計算RMSD，在VMD Main窗口中選擇Extensions → Analysis → RMSD Trajectory Tool，打開RMSD窗口。在左上角對話框中將Protein改爲all，將下方noh（表示不考慮氫）前的勾去掉。右邊有兩個關鍵的按鈕RMSD和ALIGN，咱們先嚐試不align，此時的RMSD值爲3.319 Å，以下圖所示：
若是點擊ALIGN，能夠看到兩個分子會盡可能疊合在一塊兒，此時的RMSD值爲0.488 Å。
最後，咱們將圖片導出，順便複習一下VMD做圖的一些簡單操做。
去掉左下方的座標軸：Display → Axes → Off
背景改爲白色：Graphics → Colors，在Categories中選擇Display，再在Names中選擇Background，最後在Colors中選擇8 white。
保存圖片：File → Render
獲得下圖，適合放到論文當中。
注：本文較大程度上參考學習了Sob老師的博文《在VMD中計算RMSD衡量兩個結構間的幾何誤差 》，見 http://sobereva.com/290 ，在此表示感謝。
本文分享自微信公衆號 - 量子化學（quantumchemistry）。
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