Data and Analyses related to "Structural mechanism of leaflet-specific phospholipid modulation of a pentameric ligand-gated ion channel".
Results in preprint (bioRxiv) 2022.
doi: https://doi.org/10.1101/2022.06.07.494883
- System generation scripts
- Run scripts for NAMD (Note: we made use of relentlessfep.py to generate config files)
- Analysis scripts
- Initial conditions for each system
- Parameter and topology files
- NAMD FEP outputs for each system (not shown below for brevity)
Tested on:
- Fedora 34
- Mac OSx (Monterey)
- Windows 11
- Python 3
- Jupyter
- Numpy
- Pandas
- Alchemlyb v0.6.0
- PyMBAR
- SciPy
- None
Python3 can be obtained here: https://www.python.org/downloads/
All the above packages are available via pip:
pip install jupyter numpy pandas scipy alchemlyb=0.6.0 pymbar
Total install time for python and the above packages should be less than an hour depending on internet connection speed
The notebooks can be started by running jupyter lab from the main directory and navigating to ./common/analysis_scripts_and_notebooks/
- Start a jupyter session (e.g. run
jupyter lab) - Navigate to, and open either:
GenMembraneFigures.ipynbcarries out FEP analysis of the membrane-only systemsGenProteinFigures.ipynbcarries out FEP analysis of the protein systems
- Click run->run all cells
The notebooks will output both the figures referenced in the paper as well as the raw
Note: FEP analysis is carried out by either leveraging preprocessed csvs (pre fitted by BAR or an exponential estimator) or by re-reading the raw fepout files (provided). The notebooks use the preprocessed data by default and for purposes of demonstration.
ELIC conformational modulation by lipid binding.ipynb carries out the ELIC modulation calculations and generates related figures.
All pregenerated figures can be found in ./common/analysis_scripts_and_notebooks/Figures/
The demo (with reread = False) runs in a few minutes on a standard personal computer (including midrange laptops).
If you wish to reanalyze the fepout data:
- open either GenMembraneFigures.ipynb or GenProteinFigures.ipynb
- find the line that says
reread = False - change that line to
reread = True - Click run->run all cells
** WARNING: ** reanalyzing the fepout data requires several gigabytes of RAM and can take ** up to two hours ** for all protein and membrane data depending on the available hardware
The membrane and protein-specific figures are regenerated easily by their respective notebooks. The conformation modulation figures depend on data generated by those two notebooks:
The data in the cell starting #All data are the relative free energies of binding (in kcal/mol) from POPE to each of the other two lipids. These data are taken directly from the output of the other two notebooks (or, more conveniently, from table 2).
See the methods of the main text for simulation details.
In directories with names of the form "POCE_34": "POCE" means the transformation is from PC to PE, "34" refers to the residue number of the lipid being transformed.
.
├── common
│ ├── analysis_scripts_and_notebooks
│ │ ├── AFEP_parse.py
│ │ ├── binding in a ternary mixture.pdf
│ │ ├── ELIC5_PG_Titration_Ternary.png
│ │ ├── ELIC conformational modulation by lipid binding.ipynb
│ │ ├── Figures
│ │ │ ├── ELIC5_PG_Titration_Ternary.png
│ │ │ ├── logloglog_pE5.png
│ │ │ ├── log_pE5.png
│ │ │ ├── OccupancyFraction.png
│ │ │ ├── PG_titration.png
│ │ │ └── WT_PG_Titration_Ternary.png
│ │ ├── GenMembraneFigures.ipynb
│ │ ├── GenProteinFigures.ipynb
│ │ ├── helpers.py
│ │ ├── logloglog_pE5.png
│ │ ├── log_pE5.png
│ │ ├── OccupancyFraction.png
│ │ ├── PG_titration.png
│ │ ├── splitGroups.sh
│ │ ├── splitReplicas.sh
│ │ └── WT_PG_Titration_Ternary.png
│ ├── CHARMM_Parameters
│ │ ├── c36_lipid_alchemy.rtf
│ │ ├── chipot_cation_pi_2020_expanded_20211112.prm
│ │ └── [Other CHARMM36m parameters]
│ ├── README.md
│ ├── system_generation_scripts
│ │ ├── common.sh
│ │ ├── depatch_script.tcl
│ │ ├── makeAlchemy.sh
│ │ ├── patches
│ │ │ ├── POCE_to_POPE.rtf
│ │ │ ├── POCG_to_POPG.rtf
│ │ │ ├── POEG_to_POPE.rtf
│ │ │ ├── POEG_to_POPG.rtf
│ │ │ ├── POPC_to_POCE.rtf
│ │ │ ├── POPC_to_POCG.rtf
│ │ │ ├── POPE_to_POEC.rtf
│ │ │ ├── POPE_to_POEG.rtf
│ │ │ ├── POPG_to_POCG.rtf
│ │ │ └── POPG_to_POGE.rtf
│ │ ├── patch_script.tcl
│ │ ├── procedure.md
│ │ ├── sample_TEMPLATE
│ │ │ ├── common_TEMPLATE.namd
│ │ │ ├── config_TEMPLATE.yaml
│ │ │ ├── do_run_TEMPLATE.sh
│ │ │ ├── runEQ.sh
│ │ │ ├── starting.POCE.namd~
│ │ │ ├── starting.TEMPLATE.namd
│ │ │ └── zrestraint.TEMPLATE.colvars
│ │ └── unAlchemize.sh
│ └── system_running_scripts
│ └── relentless_fep.py
├── membrane_systems
│ ├── 2PC_1PG_1PE
│ │ ├── convergence.csv
│ │ ├── cumulatives.csv
│ │ ├── keyColors.csv
│ │ ├── metadata.txt
│ │ ├── PC_to_PE
│ │ │ ├── PC_to_PE_111
│ │ │ ├── PC_to_PE_32
│ │ │ ├── PC_to_PE_69
│ │ │ ├── PC_to_PE_84
│ │ │ ├── PC_to_PE_9
│ │ │ ├── POCE_111
│ │ │ ├── POCE_32
│ │ │ ├── POCE_69
│ │ │ ├── POCE_84
│ │ │ └── POCE_9
│ │ ├── PC_to_PG
│ │ │ ├── PC_to_PG_115
│ │ │ ├── PC_to_PG_22
│ │ │ ├── PC_to_PG_5
│ │ │ ├── PC_to_PG_62
│ │ │ ├── PC_to_PG_95
│ │ │ ├── POCG_115
│ │ │ ├── POCG_22
│ │ │ ├── POCG_5
│ │ │ ├── POCG_62
│ │ │ └── POCG_95
│ │ ├── perWindow.csv
│ │ └── PE_to_PG
│ │ ├── PE_to_PG_1
│ │ ├── PE_to_PG_104
│ │ ├── PE_to_PG_18
│ │ ├── PE_to_PG_47
│ │ ├── PE_to_PG_71
│ │ ├── POEG_1
│ │ ├── POEG_104
│ │ ├── POEG_18
│ │ ├── POEG_47
│ │ └── POEG_71
│ ├── 3PC_1PG
│ │ ├── convergence.csv
│ │ ├── cumulatives.csv
│ │ ├── keyColors.csv
│ │ ├── metadata.txt
│ │ ├── PC_to_PE
│ │ │ ├── POCE_1
│ │ │ ├── POCE_18
│ │ │ ├── POCE_40
│ │ │ ├── POCE_56
│ │ │ └── POCE_90
│ │ ├── PC_to_PG
│ │ │ ├── POCG_26
│ │ │ ├── POCG_48
│ │ │ ├── POCG_5
│ │ │ ├── POCG_64
│ │ │ └── POCG_99
│ │ ├── perWindow.csv
│ │ └── PG_to_PE
│ │ ├── POGE_10
│ │ ├── POGE_102
│ │ ├── POGE_117
│ │ ├── POGE_32
│ │ └── POGE_72
│ ├── DRAFT_S1.pdf
│ ├── DRAFT_S2.pdf
│ ├── DRAFT_S3.pdf
│ ├── DRAFT_S4.pdf
│ └── POPC
│ ├── convergence.csv
│ ├── cumulatives.csv
│ ├── keyColors.csv
│ ├── metadata.txt
│ ├── PC_to_PE
│ │ ├── POCE_120
│ │ │ ├── common_POCE_120.namd
│ │ │ ├── config_POCE_120.yaml
│ │ │ ├── do_run_POCE_120.sh
│ │ │ ├── POCE_120.fep.pdb
│ │ │ ├── POCE_120.fep.psf
│ │ │ ├── POCE_120.pdb
│ │ │ ├── POCE_120.psf
│ │ │ ├── POCE_120.tcl
│ │ │ ├── runEQ.sh
│ │ │ ├── starting.POCE_120.namd
│ │ │ └── zrestraint.POCE_120.colvars
│ │ ├── POCE_24
│ │ │ ├── common_POCE_24.namd
│ │ │ ├── config_POCE_24.yaml
│ │ │ ├── do_run_POCE_24.sh
│ │ │ ├── POCE_24.fep.pdb
│ │ │ ├── POCE_24.fep.psf
│ │ │ ├── POCE_24.pdb
│ │ │ ├── POCE_24.psf
│ │ │ ├── POCE_24.tcl
│ │ │ ├── runEQ.sh
│ │ │ ├── starting.POCE_24.namd
│ │ │ └── zrestraint.POCE_24.colvars
│ │ ├── POCE_48
│ │ │ ├── common_POCE_48.namd
│ │ │ ├── config_POCE_48.yaml
│ │ │ ├── do_run_POCE_48.sh
│ │ │ ├── POCE_48.fep.pdb
│ │ │ ├── POCE_48.fep.psf
│ │ │ ├── POCE_48.pdb
│ │ │ ├── POCE_48.psf
│ │ │ ├── POCE_48.tcl
│ │ │ ├── runEQ.sh
│ │ │ ├── starting.POCE_48.namd
│ │ │ └── zrestraint.POCE_48.colvars
│ │ ├── POCE_72
│ │ │ ├── common_POCE_72.namd
│ │ │ ├── config_POCE_72.yaml
│ │ │ ├── do_run_POCE_72.sh
│ │ │ ├── POCE_72.fep.pdb
│ │ │ ├── POCE_72.fep.psf
│ │ │ ├── POCE_72.pdb
│ │ │ ├── POCE_72.psf
│ │ │ ├── POCE_72.tcl
│ │ │ ├── runEQ.sh
│ │ │ ├── starting.POCE_72.namd
│ │ │ └── zrestraint.POCE_72.colvars
│ │ └── POCE_84
│ │ ├── common_POCE_84.namd
│ │ ├── config_POCE_84.yaml
│ │ ├── do_run_POCE_84.sh
│ │ ├── POCE_84.fep.pdb
│ │ ├── POCE_84.fep.psf
│ │ ├── POCE_84.pdb
│ │ ├── POCE_84.psf
│ │ ├── POCE_84.tcl
│ │ ├── runEQ.sh
│ │ ├── starting.POCE_84.namd
│ │ └── zrestraint.POCE_84.colvars
│ ├── PC_to_PG
│ │ ├── POCG_108
│ │ │ ├── common_POCG_108.namd
│ │ │ ├── config_POCG_108.yaml
│ │ │ ├── do_run_POCG_108.sh
│ │ │ ├── POCG_108.fep.pdb
│ │ │ ├── POCG_108.fep.psf
│ │ │ ├── POCG_108.pdb
│ │ │ ├── POCG_108.psf
│ │ │ ├── POCG_108.tcl
│ │ │ ├── runEQ.sh
│ │ │ ├── starting.POCG_108.namd
│ │ │ └── zrestraint.POCG_108.colvars
│ │ ├── POCG_12
│ │ │ ├── common_POCG_12.namd
│ │ │ ├── config_POCG_12.yaml
│ │ │ ├── do_run_POCG_12.sh
│ │ │ ├── POCG_12.fep.pdb
│ │ │ ├── POCG_12.fep.psf
│ │ │ ├── POCG_12.pdb
│ │ │ ├── POCG_12.psf
│ │ │ ├── POCG_12.tcl
│ │ │ ├── runEQ.sh
│ │ │ ├── starting.POCG_12.namd
│ │ │ └── zrestraint.POCG_12.colvars
│ │ ├── POCG_36
│ │ │ ├── common_POCG_36.namd
│ │ │ ├── config_POCG_36.yaml
│ │ │ ├── do_run_POCG_36.sh
│ │ │ ├── POCG_36.fep.pdb
│ │ │ ├── POCG_36.fep.psf
│ │ │ ├── POCG_36.pdb
│ │ │ ├── POCG_36.psf
│ │ │ ├── POCG_36.tcl
│ │ │ ├── runEQ.sh
│ │ │ ├── starting.POCG_36.namd
│ │ │ └── zrestraint.POCG_36.colvars
│ │ ├── POCG_60
│ │ │ ├── common_POCG_60.namd
│ │ │ ├── config_POCG_60.yaml
│ │ │ ├── do_run_POCG_60.sh
│ │ │ ├── POCG_60.fep.pdb
│ │ │ ├── POCG_60.fep.psf
│ │ │ ├── POCG_60.pdb
│ │ │ ├── POCG_60.psf
│ │ │ ├── POCG_60.tcl
│ │ │ ├── runEQ.sh
│ │ │ ├── starting.POCG_60.namd
│ │ │ └── zrestraint.POCG_60.colvars
│ │ └── POCG_96
│ │ ├── common_POCG_96.namd
│ │ ├── config_POCG_96.yaml
│ │ ├── do_run_POCG_96.sh
│ │ ├── POCG_96.fep.pdb
│ │ ├── POCG_96.fep.psf
│ │ ├── POCG_96.pdb
│ │ ├── POCG_96.psf
│ │ ├── POCG_96.tcl
│ │ ├── runEQ.sh
│ │ ├── starting.POCG_96.namd
│ │ └── zrestraint.POCG_96.colvars
│ ├── perWindow.csv
│ ├── PE_to_PG
│ │ ├── POEG_19
│ │ │ ├── common_POEG_19.namd
│ │ │ ├── config_POEG_19.yaml
│ │ │ ├── do_run_POEG_19.sh
│ │ │ ├── POEG_19.fep.pdb
│ │ │ ├── POEG_19.fep.psf
│ │ │ ├── POEG_19.pdb
│ │ │ ├── POEG_19.psf
│ │ │ ├── POEG_19.tcl
│ │ │ ├── runEQ.sh
│ │ │ ├── starting.POEG_19.namd
│ │ │ └── zrestraint.POEG_19.colvars
│ │ ├── POEG_23
│ │ │ ├── common_POEG_23.namd
│ │ │ ├── config_POEG_23.yaml
│ │ │ ├── do_run_POEG_23.sh
│ │ │ ├── POEG_23.fep.pdb
│ │ │ ├── POEG_23.fep.psf
│ │ │ ├── POEG_23.pdb
│ │ │ ├── POEG_23.psf
│ │ │ ├── POEG_23.tcl
│ │ │ ├── runEQ.sh
│ │ │ ├── starting.POEG_23.namd
│ │ │ └── zrestraint.POEG_23.colvars
│ │ ├── POEG_49
│ │ │ ├── common_POEG_49.namd
│ │ │ ├── config_POEG_49.yaml
│ │ │ ├── do_run_POEG_49.sh
│ │ │ ├── POEG_49.fep.pdb
│ │ │ ├── POEG_49.fep.psf
│ │ │ ├── POEG_49.pdb
│ │ │ ├── POEG_49.psf
│ │ │ ├── POEG_49.tcl
│ │ │ ├── runEQ.sh
│ │ │ ├── starting.POEG_49.namd
│ │ │ └── zrestraint.POEG_49.colvars
│ │ ├── POEG_55
│ │ │ ├── common_POEG_55.namd
│ │ │ ├── config_POEG_55.yaml
│ │ │ ├── do_run_POEG_55.sh
│ │ │ ├── POEG_55.fep.pdb
│ │ │ ├── POEG_55.fep.psf
│ │ │ ├── POEG_55.pdb
│ │ │ ├── POEG_55.psf
│ │ │ ├── POEG_55.tcl
│ │ │ ├── runEQ.sh
│ │ │ ├── starting.POEG_55.namd
│ │ │ └── zrestraint.POEG_55.colvars
│ │ └── POEG_7
│ │ ├── common_POEG_7.namd
│ │ ├── config_POEG_7.yaml
│ │ ├── do_run_POEG_7.sh
│ │ ├── POEG_7.fep.pdb
│ │ ├── POEG_7.fep.psf
│ │ ├── POEG_7.pdb
│ │ ├── POEG_7.psf
│ │ ├── POEG_7.tcl
│ │ ├── runEQ.sh
│ │ ├── starting.POEG_7.namd
│ │ └── zrestraint.POEG_7.colvars
│ ├── POPC120.pdb
│ ├── POPC120.psf
│ └── TEMPLATE
│ ├── common_TEMPLATE.namd
│ ├── config_TEMPLATE.yaml
│ ├── do_run_TEMPLATE.sh
│ ├── runEQ.sh
│ ├── starting.POCE.namd~
│ ├── starting.TEMPLATE.namd
│ └── zrestraint.TEMPLATE.colvars
└── protein_systems
├── ELIC5
│ ├── convergence.csv
│ ├── cumulatives.csv
│ ├── keyColors.csv
│ ├── metadata.txt
│ ├── PC_to_PG
│ ├── perWindow.csv
│ ├── PE_to_PC
│ └── PE_to_PG
├── Protein_DRAFT_altYLabel_S2.pdf
├── Protein_DRAFT_colorKey.pdf
├── Protein_DRAFT_trimmed_S1.pdf
├── Protein_DRAFT_trimmed_S3.pdf
├── Protein_DRAFT_trimmed_S4.pdf
├── Protein_DRAFT_trimmed_sameAx_S4.pdf
└── WT
├── convergence.csv
├── cumulatives.csv
├── keyColors.csv
├── metadata.txt
├── PC_to_PG
├── perWindow.csv
├── PE_to_PC
└── PE_to_PG
93 directories, 4098 files