<html><head><style type="text/css"><!-- DIV {margin:0px;} --></style></head><body><div style="font-family:times new roman,new york,times,serif;font-size:12pt"><div>Sorry, why do you think the PMF should be asymmetric?<br><br>I pulled my
 peptide from d=9nm (above the membrane) to d=-3nm (below the membrane) 
and I did windowed umbrella sampling in the range of d=-1.05nm to d=9nm.
 At least the PMF should be symmetric with respect of the bilayer center
 in the range of d=[-1.05nm 1.05nm], something like a guassian 
distribution. But I got asymmetric PMF in this region. I also did 
reverse pulling starting from the peptide below the membrane ending with
 the peptide above the membrane. And the subsequent PMF of reversed 
pulling is also asymmetic. <br><br>I have position restrains of the 
phosphate beads of the lipids in z-direction. So the membrane should be 
stable in REMD. But as you mentioned, if peptide is truly "stuck" in 
this orientation, REMD may be not useful. I
 will do a single simulation first at a higher temperature (e.g., 400K) 
in those bad windows to see if the peptide conformations are fully 
sampled.<br><br>Cheers,<br>Jianguo</div><div style="font-family: times new roman,new york,times,serif; font-size: 12pt;"><br><div style="font-family: arial,helvetica,sans-serif; font-size: 13px;"><font size="2" face="Tahoma"><hr size="1"><b><span style="font-weight: bold;">From:</span></b> Justin A. Lemkul &lt;jalemkul@vt.edu&gt;<br><b><span style="font-weight: bold;">To:</span></b> Gromacs Users' List &lt;gmx-users@gromacs.org&gt;<br><b><span style="font-weight: bold;">Sent:</span></b> Wednesday, 23 February 2011 10:24:46<br><b><span style="font-weight: bold;">Subject:</span></b> Re: [gmx-users] Can g_wham support using different temperature for different windows?<br></font><br><br><br>Jianguo Li wrote:<br>&gt; Thank you, Justin.<br>&gt; Actually I did windowed umbrella simulations from d=-1.05nm to d=9nm. Since I think there is no problem in the region out of the membrane, so I only show the configurations within the membrane. My objective is to access
 the free energy barrier of the peptide translocate the negatively charged membrane. The problem is that the PMF is not symmetric with respect to the bilayer center due to the unconverged simulations.<br><br>I would argue that the PMF is not symmetric because your reaction coordinate is not symmetric.&nbsp; How can you calculate a free energy of crossing a charged membrane when your peptide does not cross the membrane?&nbsp; What I proposed earlier was to obtain configurations at equal distances "above" and "below" the membrane (arbitrary in a periodic system, but hopefully you get the idea).&nbsp; If you can extract the peptide to the point where it is liberated from the membrane in the negative direction, I'd suspect you could solve your problem.<br><br>&gt; Since g_wham does not support different temperatures in different windows, to increase the converges, I will probably consider to do REMD in those bad windows.<br>&gt; <br><br>This technique might
 work, provided you don't destabilize the membrane, but if the peptide is truly "stuck" in this orientation, I doubt that limited-range REMD would be very useful.<br><br>-Justin<br><br>&gt; Cheers<br>&gt; Jianguo<br>&gt; <br>&gt; ------------------------------------------------------------------------<br>&gt; *From:* Justin A. Lemkul &lt;<a ymailto="mailto:jalemkul@vt.edu" href="mailto:jalemkul@vt.edu">jalemkul@vt.edu</a>&gt;<br>&gt; *To:* Gromacs Users' List &lt;<a ymailto="mailto:gmx-users@gromacs.org" href="mailto:gmx-users@gromacs.org">gmx-users@gromacs.org</a>&gt;<br>&gt; *Sent:* Tuesday, 22 February 2011 21:10:08<br>&gt; *Subject:* Re: [gmx-users] Can g_wham support using different temperature for different windows?<br>&gt; <br>&gt; <br>&gt; <br>&gt; Jianguo Li wrote:<br>&gt;&nbsp; &gt; Thanks Justin and Chris and sorry for confusing interpretation.<br>&gt;&nbsp; &gt; Let me make it more clear. My peptide is flexible Martini beads, and highly
 positively charged. My membrane is a mixture of negatively charged lipids (25%) and zitterionic lipids(75%). So there is strong electrostatic attraction<br>&gt;&nbsp; &gt; between peptide and membrane. To get the PMF, I did the following:<br>&gt;&nbsp; &gt;<br>&gt;&nbsp; &gt; (1) I did pulling simulation along (0 0 -1) direction to pull my peptide across the membrane. Then I got different configurations corresponding to different windows along the reaction coordinates, which is the z-distance<br>&gt;&nbsp; &gt; between peptide and membrane. This figure (<a href="http://www.flickr.com/photos/lijg/5467080971/" target="_blank">http://www.flickr.com/photos/lijg/5467080971/</a>) shows some of the configurations at certain reaction coordinates.<br>&gt;&nbsp; &gt;<br>&gt; <br>&gt; Are you not sampling configurations outside of the membrane (i.e. in water)?&nbsp; I would think that would solve your problem.&nbsp; You don't show any configurations in which the
 peptide is completely dissociated from the membrane.&nbsp; I don't know your objectives, but I would think that if you could completely extract the peptide from the membrane after passing through it, this would solve your problem.<br>&gt; <br>&gt;&nbsp; &gt; (2) In each window, I used the corresponding configuration that generated by the pulling simulation as initial input and run umbrella sampling. The size of each window is 0.15 nm, but close to the bilayer cneter (e.g., -0.6&lt;d&lt;0.6), I have<br>&gt;&nbsp; &gt; increased number of windows so that the width of the window is to be 0.05 or 0.1 nm, I also tried to use different force constant in these windows.<br>&gt;&nbsp; &gt;<br>&gt;&nbsp; &gt;&nbsp; From the figure (<a href="http://www.flickr.com/photos/lijg/5467080971/" target="_blank">http://www.flickr.com/photos/lijg/5467080971/</a>) , we can classify the peptide conformation to be either extended (interacting with two bilayers) or compact
 (interacting with only one bilayer). Ideally, the peptide conformation should be similar for d=x and d=-x. The problem is that the configuration of peptide is not symmetric with respect to the bilayer center. For example, the peptide configuration is compact at d=0.6 and d=0.9, but the peptide is extended at d=-0.6 and d=-0.9. This leads Hysteresis. If I use g_wham to generate PMF, then the PMF is not symmetric with respect to the bilayer center. Using more number of windows and different force constant did not remove the problem.<br>&gt;&nbsp; &gt;<br>&gt;&nbsp; &gt; In my opinion,&nbsp; at least in some windows, the peptide should sample both compact and extended structure. But what I found is that the windowed<br>&gt; <br>&gt; Don't pre-judge the model :)&nbsp; Also, as I said before, there is no reason to suspect that MARTINI will produce any meaningful secondary structure changes. It was not parameterized to do so.<br>&gt; <br>&gt;&nbsp; &gt;
 umbrella simulation depends on the initial peptide conformation. If the initial peptide conformation is compact, then after 100 ns, it is still compact; if the initial peptide in that window is extended, the final configuration is also extended. I also tried to run longer equilibrium time (e.g., 200 ns), but the problem still exists.<br>&gt;&nbsp; &gt;<br>&gt; <br>&gt; Sounds like a limitation of the force field model.<br>&gt; <br>&gt;&nbsp; &gt; My question is how to increase sampling of the peptide conformation? I just think of two choices:<br>&gt;&nbsp; &gt; (1) use high temperature (e.g., 500K) at those bad windows. As I mentioned, I am wondering if g_wham can unbias the effect of using different temperatures in different windows.<br>&gt;&nbsp; &gt; (2) use REMD in those bad windows. These need a lot of computational resources.<br>&gt;&nbsp; &gt;<br>&gt; <br>&gt; Neither of these will be useful in generating a sensible PMF curve.&nbsp; WHAM needs a
 single temperature for proper weighting.&nbsp; If you start including different temperatures in different regions of phase space, I would imagine the weighting would be completely incorrect.<br>&gt; <br>&gt; Note that SMD is not the only option for generating starting configurations.&nbsp; If you think that certain orientations or configurations are "correct," you can build them yourself, but keep in mind that you'll have to justify this procedure to a skeptical audience.<br>&gt; <br>&gt; -Justin<br>&gt; <br>&gt;&nbsp; &gt; Is there any other method to deal with the insufficient sampling?<br>&gt;&nbsp; &gt; Any suggestions are welcome, thanks for your time reading this email!<br>&gt;&nbsp; &gt;<br>&gt;&nbsp; &gt; Cheers,<br>&gt;&nbsp; &gt; Jianguo<br>&gt;&nbsp; &gt;<br>&gt;&nbsp; &gt;<br>&gt;&nbsp; &gt; ------------------------------------------------------------------------<br>&gt;&nbsp; &gt; *From:* Justin A. Lemkul &lt;<a
 ymailto="mailto:jalemkul@vt.edu" href="mailto:jalemkul@vt.edu">jalemkul@vt.edu</a> &lt;mailto:<a ymailto="mailto:jalemkul@vt.edu" href="mailto:jalemkul@vt.edu">jalemkul@vt.edu</a>&gt;&gt;<br>&gt;&nbsp; &gt; *To:* Gromacs Users' List &lt;<a ymailto="mailto:gmx-users@gromacs.org" href="mailto:gmx-users@gromacs.org">gmx-users@gromacs.org</a> &lt;mailto:<a ymailto="mailto:gmx-users@gromacs.org" href="mailto:gmx-users@gromacs.org">gmx-users@gromacs.org</a>&gt;&gt;<br>&gt;&nbsp; &gt; *Sent:* Tuesday, 22 February 2011 11:13:05<br>&gt;&nbsp; &gt; *Subject:* Re: [gmx-users] Can g_wham support using different temperature for different windows?<br>&gt;<br></div></div>
</div><br></body></html>