蛋白-蛋白自由能景观（FEL）绘图工具
蛋白-蛋白自由能景观（FEL）绘图工具free_energy · Protein–Protein
概述
自由能景观（Free Energy Landscape, FEL）把高维构象空间投影到两个反应坐标（通常取主成分 PC1、PC2 或 RMSD–Rg 组合）上，按 ΔG = −kBT·ln P(x, y) 从采样概率密度反算自由能，直观呈现复合物的亚稳态盆地、构象跃迁路径与能垒高度。FEL 是蛋白-蛋白结合机制研究的点睛之图：盆地对应主导构象态，盆地间鞍点即构象转变的过渡态。
本工具接受 gmx sham 输出或任何 “PC1 PC2 FE” 三列文本，提供三种互补视图：3D 交互表面（鼠标拖拽旋转、滚轮缩放、导出跟随当前视角）、3D 静态固定完整构图、以及 2D 填充等值线（正方形轴框，坐标刻度完全清晰）。色板支持 jet / viridis / plasma / inferno / coolwarm / turbo。
输入数据格式
| 格式 | 说明 |
|---|---|
| 三列文本 | PC1 PC2 FE（kJ/mol），空格/逗号分隔，gmx sham 或自算概率密度 |
| 兼容格式 | .txt / .dat / .csv / .xvg |
| 视图模式 | 3D 交互 / 3D 静态 / 2D 等值线，工作台顶栏切换 |
结果解读
读图先找全局极小（通常归一为 0，深蓝）：这是轨迹中占据时间最长的主导构象。次级盆地的深度差 ΔG 直接换算占据概率比（每 2.5 kJ/mol ≈ 3 倍，310 K）；能垒低于 ~5 kJ/mol 的态间跃迁在百 ns 轨迹中可被充分采样，更高的垒则提示需要增强采样。
投影坐标的选择决定 FEL 的分辨率：PC1/PC2 未必是最佳反应坐标，组合 RMSD–Rg 或界面距离–接触数常能揭示结合过程的中间态。发表时应说明投影坐标、bin 宽与轨迹长度，避免过拟合少数帧造成的伪盆地。
使用步骤
- 对平衡段轨迹计算主成分 (
gmx covar+gmx anaeig -proj)。 - 将投影坐标交给
gmx sham得到自由能三列输出（或自行按 ΔG=−kT ln P 计算）。 - 拖入 .txt/.dat/.csv，切换 3D/2D 视图并调整视角与色板。
- 导出 600 dpi PNG 或矢量 PDF。
所有解析与渲染均在浏览器本地完成：上传入口就是文件选择器本身，数据不经过任何服务器， 断网环境同样可用。可以先用本页工作台的“一键载入示例数据”体验全流程，再换自己的模拟输出。
常见问题
FEL 中的“盆地”和“山”分别代表什么？
本工具与 GROMACS 惯例一致：自由能 0 为全局极小，画成向下凹陷的蓝色盆地（采样最密集的主导构象）；高能区域是红色平台/山脊（稀少构象）。盆地间的鞍点高度即构象转变所需跨越的能垒。
自由能差怎么换算成构象占据比例？
按玻尔兹曼关系 P₂/P₁ = exp(−ΔG/RT)，在 310 K 时 ΔG = 2.5 kJ/mol 对应约 1/3 的占据比、5 kJ/mol 约 1/7。快速估算可用“每 1.4 kJ/mol 差 2 倍”的经验值。
为什么我的 FEL 只有一个大盆地？
常见原因：投影坐标（如 PC1/PC2）分辨率不足、轨迹长度不足以采到次级态、或 bin 数过少。可尝试换用与研究对象直接相关的反应坐标（RMSD、界面接触数、Rg 组合），并确认 sham 的 -levels 与 bin 设置合理。
