說來慚愧,這兩個玩意兒用了幾年了,閉着眼睛竟然寫不出來公式,忙了幾天現在抽出時間了,閉着眼睛寫一下。
RMSD,Root Mean Square Deviation,均方根偏差;RMSF,Root Mean Square Fluctuation,均方根波動。
在軌跡分析中,最經常用,最簡單,也最有用的就是這兩巨頭,二者都是對位移的平方和再求平方根,最后求得均值。其實差別就在於,這個“均值”是哪個物理量按照什么的平均。
舉例子,現在跑了1ns的軌跡,2fs保存一幀,一共50w幀。假設以初始結構為參考構象,則RMSD曲線就是需要遍歷計算50w幀結構與參考構象的RMSD值(當然你也可以減小幀數),然后將每一幀的RMSD連起來的結果。其中,軌跡中某一幀相對於參考構象的RMSD的計算方法如下:
計算RMSD的時候,公式如下:
δi就是某一幀的第i個原子的位置減去參考構象中它的位置(位置偏移量),然后取所有原子的偏移量的平方和,然后對原子數N取平均,然后開方,就是這一幀結構相對於參考構象的RMSD。
同樣是這個軌跡,現在我要求RMSF,公式如下:
可以看出來,里面引入了T(時間)這個變量,說明和時間有關。(Xi(tj)-xi)就是t時刻某個原子的位置減去初始時刻它的位置(也是位置偏移量),然后取所有時刻(可以理解為50w個2fs)的偏移量的平方和,然后對時間T取平均,然后開方,就是這個原子在時間T內,相對於初始時刻的RMSF。
到這里,區別就明顯了:
RMSD一般是說的某個時刻相對於參考構象的結構偏差;
而RMSF是說的一段時間內,某一個原子相對於參考構象的結構變化,反應了原子的自由度(靈活性)。