| 1 | ! **************************************************************
|
|---|
| 2 | !
|
|---|
| 3 | ! This file contains the subroutines: enysol,tessel
|
|---|
| 4 | !
|
|---|
| 5 | ! Copyright 2003-2005 Frank Eisenmenger, U.H.E. Hansmann,
|
|---|
| 6 | ! Shura Hayryan, Chin-Ku
|
|---|
| 7 | ! Copyright 2007 Frank Eisenmenger, U.H.E. Hansmann,
|
|---|
| 8 | ! Jan H. Meinke, Sandipan Mohanty
|
|---|
| 9 | !
|
|---|
| 10 | ! **************************************************************
|
|---|
| 11 |
|
|---|
| 12 |
|
|---|
| 13 | real*8 function enysol(nmol)
|
|---|
| 14 |
|
|---|
| 15 | include 'INCL.H'
|
|---|
| 16 | ! --------------------------------------------------------------
|
|---|
| 17 | !
|
|---|
| 18 | ! Double Cubic Lattice algorithm for calculating the
|
|---|
| 19 | ! solvation energy of proteins using
|
|---|
| 20 | ! solvent accessible area method.
|
|---|
| 21 | !
|
|---|
| 22 | ! if nmol == 0 do solvation energy over all residues.
|
|---|
| 23 | ! CALLS: nursat
|
|---|
| 24 | !
|
|---|
| 25 | ! -------------------------------------------------------------
|
|---|
| 26 | ! TODO: Check the solvent energy for multiple molecules
|
|---|
| 27 | ! arguments
|
|---|
| 28 | integer nmol
|
|---|
| 29 |
|
|---|
| 30 | ! functions
|
|---|
| 31 | integer nursat
|
|---|
| 32 |
|
|---|
| 33 | integer numbox, inbox, indsort, look, i, ii, ia, ib, ibox, icount
|
|---|
| 34 | integer ilk, il, ik, ix, iy, iz, j, jy, jbox, jbi, jres, jj, jcnt
|
|---|
| 35 | integer jtk, jx, jz, lbn, lst, mhx, mx, nsy, ndy, mz, my, nboxj
|
|---|
| 36 | integer ndx, ncbox, nbt, nez, ndz, nex, ney, nlow, nhx, nnei
|
|---|
| 37 | integer nrshi, nqxy, nrslow, mbt, nsx, nsz, numat, nup
|
|---|
| 38 | double precision xyz, radb, radb2, ymin, diamax, area, akrad
|
|---|
| 39 | double precision avr_x, avr_y, avr_z, dd, dr, dx, dy, dz, sizex
|
|---|
| 40 | double precision rmax, shiftx, shifty, shiftz, sizey, sizez
|
|---|
| 41 | double precision sizes, trad, zmin, xmax, xmin, ymax, zmax
|
|---|
| 42 | double precision sdr, sdd, volume
|
|---|
| 43 |
|
|---|
| 44 | dimension numbox(mxat),inbox(mxbox+1),indsort(mxat),look(mxat)
|
|---|
| 45 | dimension xyz(mxinbox,3),radb(mxinbox),radb2(mxinbox)
|
|---|
| 46 | logical surfc(mxpoint)
|
|---|
| 47 |
|
|---|
| 48 | ! common/ressurf/surfres(mxrs)
|
|---|
| 49 |
|
|---|
| 50 | eyslh = 0.0
|
|---|
| 51 | eyslp = 0.0
|
|---|
| 52 | if (nmol.eq.0) then
|
|---|
| 53 | nrslow=irsml1(1)
|
|---|
| 54 | nrshi=irsml2(ntlml)
|
|---|
| 55 | else
|
|---|
| 56 | nrslow = irsml1(nmol)
|
|---|
| 57 | nrshi = irsml2(nmol)
|
|---|
| 58 | endif
|
|---|
| 59 | nlow = iatrs1(nrslow)
|
|---|
| 60 | nup = iatrs2(nrshi)
|
|---|
| 61 | do i=nrslow,nrshi
|
|---|
| 62 | surfres(i) = 0.0d0
|
|---|
| 63 | end do
|
|---|
| 64 |
|
|---|
| 65 | numat= nup - nlow + 1
|
|---|
| 66 |
|
|---|
| 67 | do i=1,mxbox+1
|
|---|
| 68 | inbox(i)=0
|
|---|
| 69 | end do
|
|---|
| 70 |
|
|---|
| 71 | asa=0.0d0
|
|---|
| 72 | vdvol=0.0d0
|
|---|
| 73 | eysl=0.0d0
|
|---|
| 74 |
|
|---|
| 75 | avr_x=xat(nlow)
|
|---|
| 76 | avr_y=yat(nlow)
|
|---|
| 77 | avr_z=zat(nlow)
|
|---|
| 78 | xmin=xat(nlow)
|
|---|
| 79 | ymin=yat(nlow)
|
|---|
| 80 | zmin=zat(nlow)
|
|---|
| 81 | xmax=xmin
|
|---|
| 82 | ymax=ymin
|
|---|
| 83 | zmax=zmin
|
|---|
| 84 |
|
|---|
| 85 | rmax=rvdw(nlow)
|
|---|
| 86 |
|
|---|
| 87 | do j=nlow+1,nup
|
|---|
| 88 | if(xat(j).le.xmin) then
|
|---|
| 89 | xmin=xat(j)
|
|---|
| 90 | else if(xat(j).ge.xmax) then
|
|---|
| 91 | xmax=xat(j)
|
|---|
| 92 | end if
|
|---|
| 93 | avr_x=avr_x+xat(j)
|
|---|
| 94 | if(yat(j).le.ymin) then
|
|---|
| 95 | ymin=yat(j)
|
|---|
| 96 | else if(yat(j).ge.ymax) then
|
|---|
| 97 | ymax=yat(j)
|
|---|
| 98 | end if
|
|---|
| 99 | avr_y=avr_y+yat(j)
|
|---|
| 100 | if(zat(j).le.zmin) then
|
|---|
| 101 | zmin=zat(j)
|
|---|
| 102 | else if(zat(j).ge.zmax) then
|
|---|
| 103 | zmax=zat(j)
|
|---|
| 104 | end if
|
|---|
| 105 | avr_z=avr_z+zat(j)
|
|---|
| 106 | if(rvdw(j).ge.rmax) rmax=rvdw(j)
|
|---|
| 107 | end do
|
|---|
| 108 |
|
|---|
| 109 | avr_x=avr_x/dble(numat)
|
|---|
| 110 | avr_y=avr_y/dble(numat)
|
|---|
| 111 | avr_z=avr_z/dble(numat)
|
|---|
| 112 | diamax=2.d0*rmax
|
|---|
| 113 |
|
|---|
| 114 | ! The sizes of the big box
|
|---|
| 115 |
|
|---|
| 116 | sizex=xmax-xmin
|
|---|
| 117 | sizey=ymax-ymin
|
|---|
| 118 | sizez=zmax-zmin
|
|---|
| 119 |
|
|---|
| 120 | ! How many maximal diameters in each size ?
|
|---|
| 121 |
|
|---|
| 122 | ndx=sizex/diamax + 1
|
|---|
| 123 | ndy=sizey/diamax + 1
|
|---|
| 124 | ndz=sizez/diamax + 1
|
|---|
| 125 |
|
|---|
| 126 | ! We may need the number of quadratic boxes in (X,Y) plane
|
|---|
| 127 |
|
|---|
| 128 | nqxy=ndx*ndy
|
|---|
| 129 |
|
|---|
| 130 | ! The number of cubic boxes of the size "diamax"
|
|---|
| 131 |
|
|---|
| 132 | ncbox=nqxy*ndz
|
|---|
| 133 | if(ncbox.ge.mxbox) then
|
|---|
| 134 | print *,'enysol> bad ncbox',ncbox
|
|---|
| 135 | stop
|
|---|
| 136 | end if
|
|---|
| 137 |
|
|---|
| 138 | ! Let us shift the borders to home all boxes
|
|---|
| 139 |
|
|---|
| 140 | shiftx=(dble(ndx)*diamax-sizex)/2.d0
|
|---|
| 141 | shifty=(dble(ndy)*diamax-sizey)/2.d0
|
|---|
| 142 | shiftz=(dble(ndz)*diamax-sizez)/2.d0
|
|---|
| 143 | xmin=xmin-shiftx
|
|---|
| 144 | ymin=ymin-shifty
|
|---|
| 145 | zmin=zmin-shiftz
|
|---|
| 146 | xmax=xmax+shiftx
|
|---|
| 147 | ymax=ymax+shifty
|
|---|
| 148 | zmax=zmax+shiftz
|
|---|
| 149 |
|
|---|
| 150 | ! Finding the box of each atom
|
|---|
| 151 |
|
|---|
| 152 | do j=nlow,nup
|
|---|
| 153 | mx=min(int(max((xat(j)-xmin)/diamax,0.0d0)),ndx-1)
|
|---|
| 154 | my=min(int(max((yat(j)-ymin)/diamax,0.0d0)),ndy-1)
|
|---|
| 155 | mz=min(int(max((zat(j)-zmin)/diamax,0.0d0)),ndz-1)
|
|---|
| 156 | nboxj=mx+my*ndx+mz*nqxy+1
|
|---|
| 157 | numbox(j)=nboxj
|
|---|
| 158 | if (nboxj.gt.mxbox) then
|
|---|
| 159 | write(*,'(a)') 'enysol> bad mxboxe-2'
|
|---|
| 160 | write(*,*) 'diagnostics ...'
|
|---|
| 161 | write(*,*) 'atom ',j
|
|---|
| 162 | write(*,*) 'position ',xat(j),yat(j),zat(j)
|
|---|
| 163 | write(*,*) 'box indices ',mx,my,mz
|
|---|
| 164 | write(*,*) 'resulting boxindex and limit ',nboxj,mxbox
|
|---|
| 165 |
|
|---|
| 166 | stop
|
|---|
| 167 | else
|
|---|
| 168 | inbox(nboxj)=inbox(nboxj)+1
|
|---|
| 169 | end if
|
|---|
| 170 | end do
|
|---|
| 171 |
|
|---|
| 172 | ! Summation over the boxes
|
|---|
| 173 |
|
|---|
| 174 | do i=1,ncbox
|
|---|
| 175 | inbox(i+1)=inbox(i+1)+inbox(i)
|
|---|
| 176 | end do
|
|---|
| 177 |
|
|---|
| 178 |
|
|---|
| 179 | ! Sorting the atoms by the their box numbers
|
|---|
| 180 |
|
|---|
| 181 | do i=nlow,nup
|
|---|
| 182 | j=numbox(i)
|
|---|
| 183 | jj=inbox(j)
|
|---|
| 184 | indsort(jj)=i
|
|---|
| 185 | inbox(j)=jj-1
|
|---|
| 186 | end do
|
|---|
| 187 |
|
|---|
| 188 | ! Getting started
|
|---|
| 189 |
|
|---|
| 190 | do iz=0,ndz-1 ! Over the boxes along Z-axis
|
|---|
| 191 | do iy=0,ndy-1 !Over the boxes along Y-axis
|
|---|
| 192 | do ix=0,ndx-1 !Over the boxes along X-axis
|
|---|
| 193 |
|
|---|
| 194 | ibox=ix+iy*ndx+iz*nqxy + 1
|
|---|
| 195 |
|
|---|
| 196 | ! Does this box contain atoms ?
|
|---|
| 197 |
|
|---|
| 198 | lbn=inbox(ibox+1)-inbox(ibox)
|
|---|
| 199 |
|
|---|
| 200 | if(lbn.gt.0) then ! There are some atoms
|
|---|
| 201 | nsx=max(ix-1,0)
|
|---|
| 202 | nsy=max(iy-1,0)
|
|---|
| 203 | nsz=max(iz-1,0)
|
|---|
| 204 | nex=min(ix+1,ndx-1)
|
|---|
| 205 | ney=min(iy+1,ndy-1)
|
|---|
| 206 | nez=min(iz+1,ndz-1)
|
|---|
| 207 |
|
|---|
| 208 | ! Atoms in the boxes around
|
|---|
| 209 |
|
|---|
| 210 | jcnt=1
|
|---|
| 211 | do jz=nsz,nez
|
|---|
| 212 | do jy=nsy,ney
|
|---|
| 213 | do jx=nsx,nex
|
|---|
| 214 | jbox=jx+jy*ndx+jz*nqxy+1
|
|---|
| 215 | do ii=inbox(jbox)+1,inbox(jbox+1)
|
|---|
| 216 | if(rvdw(indsort(ii)).gt.0.0d0) then
|
|---|
| 217 | look(jcnt)=indsort(ii)
|
|---|
| 218 | jcnt=jcnt+1
|
|---|
| 219 | end if
|
|---|
| 220 | end do
|
|---|
| 221 | end do
|
|---|
| 222 | end do
|
|---|
| 223 | end do
|
|---|
| 224 |
|
|---|
| 225 | do ia=inbox(ibox)+1,inbox(ibox+1)
|
|---|
| 226 | jbi=indsort(ia)
|
|---|
| 227 | trad=rvdw(jbi)
|
|---|
| 228 | if(trad.gt.0.0) then
|
|---|
| 229 | nnei=0
|
|---|
| 230 | do ib=1,jcnt-1
|
|---|
| 231 | jtk=look(ib)
|
|---|
| 232 | if(jtk.ne.jbi)then
|
|---|
| 233 | dx=(xat(jbi)-xat(jtk))/trad
|
|---|
| 234 | dy=(yat(jbi)-yat(jtk))/trad
|
|---|
| 235 | dz=(zat(jbi)-zat(jtk))/trad
|
|---|
| 236 | dd=dx*dx+dy*dy+dz*dz
|
|---|
| 237 | akrad=rvdw(jtk)/trad
|
|---|
| 238 | dr=1.0d0+akrad
|
|---|
| 239 | dr=dr*dr
|
|---|
| 240 | !c if contact
|
|---|
| 241 | if(dd.le.dr) then
|
|---|
| 242 | nnei=nnei+1
|
|---|
| 243 | xyz(nnei,1)=dx
|
|---|
| 244 | xyz(nnei,2)=dy
|
|---|
| 245 | xyz(nnei,3)=dz
|
|---|
| 246 | radb(nnei)=akrad
|
|---|
| 247 | radb2(nnei)=akrad*akrad
|
|---|
| 248 | end if
|
|---|
| 249 | end if
|
|---|
| 250 | end do
|
|---|
| 251 | !c
|
|---|
| 252 | do il=1,npnt
|
|---|
| 253 | surfc(il)=.false.
|
|---|
| 254 | end do
|
|---|
| 255 |
|
|---|
| 256 | ! Check overlap
|
|---|
| 257 |
|
|---|
| 258 | lst=1
|
|---|
| 259 | do il=1,npnt
|
|---|
| 260 | sdd = 0.0d0
|
|---|
| 261 | do ilk=1,3
|
|---|
| 262 | sdd = sdd +(xyz(lst,ilk)+spoint(il,ilk))**2
|
|---|
| 263 | end do
|
|---|
| 264 | if(sdd.gt.radb2(lst)) then
|
|---|
| 265 | do ik=1,nnei
|
|---|
| 266 | sdd =0.0d0
|
|---|
| 267 | do ilk=1,3
|
|---|
| 268 | sdd = sdd +(xyz(ik,ilk)+spoint(il,ilk))**2
|
|---|
| 269 | end do
|
|---|
| 270 | if(sdd.le.radb2(ik)) then
|
|---|
| 271 | lst=ik
|
|---|
| 272 | go to 99
|
|---|
| 273 | end if
|
|---|
| 274 | end do
|
|---|
| 275 | 99 continue
|
|---|
| 276 |
|
|---|
| 277 | if(ik.gt.nnei)then
|
|---|
| 278 | surfc(il)=.true.
|
|---|
| 279 | end if
|
|---|
| 280 | end if
|
|---|
| 281 | end do
|
|---|
| 282 |
|
|---|
| 283 | icount=0
|
|---|
| 284 | dx=0.0d0
|
|---|
| 285 | dy=0.0d0
|
|---|
| 286 | dz=0.0d0
|
|---|
| 287 | do il=1,npnt
|
|---|
| 288 | if(surfc(il)) then
|
|---|
| 289 | icount=icount+1
|
|---|
| 290 | dx=dx+spoint(il,1)
|
|---|
| 291 | dy=dy+spoint(il,2)
|
|---|
| 292 | dz=dz+spoint(il,3)
|
|---|
| 293 | end if
|
|---|
| 294 | end do
|
|---|
| 295 | sdr=4.d0*pi*trad*trad/dble(npnt)
|
|---|
| 296 | area = sdr*dble(icount)
|
|---|
| 297 | volume = sdr/3.0d0*(trad*dble(icount)
|
|---|
| 298 | & +(xat(jbi)-avr_x)*dx
|
|---|
| 299 | & +(yat(jbi)-avr_y)*dy
|
|---|
| 300 | & +(zat(jbi)-avr_z)*dz)
|
|---|
| 301 |
|
|---|
| 302 | asa=asa+area
|
|---|
| 303 | vdvol=vdvol+volume
|
|---|
| 304 | eysl=eysl+area*sigma(jbi)
|
|---|
| 305 | ! Separate hydrophilic (h) and hyrdophobic (p) contributions to eysl
|
|---|
| 306 | if (sigma(jbi).lt.0) then
|
|---|
| 307 | eyslp = eyslp + area * sigma(jbi)
|
|---|
| 308 | asap = asap + area
|
|---|
| 309 | endif
|
|---|
| 310 | if (sigma(jbi).gt.0) then
|
|---|
| 311 | eyslh = eyslh + area * sigma(jbi)
|
|---|
| 312 | asah = asah + area
|
|---|
| 313 | endif
|
|---|
| 314 | ! Measure how much a residue is solvent accessible:
|
|---|
| 315 | jres = nursat(jbi)
|
|---|
| 316 | surfres(jres) = surfres(jres) + area
|
|---|
| 317 | end if
|
|---|
| 318 | end do
|
|---|
| 319 | end if
|
|---|
| 320 | end do
|
|---|
| 321 | end do
|
|---|
| 322 | end do
|
|---|
| 323 |
|
|---|
| 324 | !
|
|---|
| 325 | if (isolscl) then
|
|---|
| 326 | nhx=0
|
|---|
| 327 | mhx=0
|
|---|
| 328 | nbt=0
|
|---|
| 329 | mbt=0
|
|---|
| 330 | call helix(nhx,mhx,nbt,mbt)
|
|---|
| 331 | eysl=((nhx+nbt)*eysl)/(irsml2(ntlml)-irsml1(1))
|
|---|
| 332 | endif
|
|---|
| 333 |
|
|---|
| 334 | enysol = eysl
|
|---|
| 335 |
|
|---|
| 336 | return
|
|---|
| 337 | end
|
|---|
| 338 | ! *********************
|
|---|
| 339 | subroutine tessel
|
|---|
| 340 | include 'INCL.H'
|
|---|
| 341 | character lin*80
|
|---|
| 342 | integer i
|
|---|
| 343 | ! Skipping comment lines, which begin with '!'
|
|---|
| 344 | read(20,'(a)') lin
|
|---|
| 345 | do while(lin(1:1).eq.'!')
|
|---|
| 346 | read (20,'(a)') lin
|
|---|
| 347 | end do
|
|---|
| 348 |
|
|---|
| 349 | ! The first non-comment line is the number of the surface points
|
|---|
| 350 |
|
|---|
| 351 | read(lin(1:5),'(i5)') npnt
|
|---|
| 352 | ! write(*,'(a,i5)') 'the number of points---->',npnt
|
|---|
| 353 |
|
|---|
| 354 | ! Read the surface points
|
|---|
| 355 |
|
|---|
| 356 | do i=1,npnt
|
|---|
| 357 | read(20,'(3f20.10)') spoint(i,1),spoint(i,2),spoint(i,3)
|
|---|
| 358 | ! write(31,'(3f20.10)') spoint(i,1),spoint(i,2),spoint(i,3)
|
|---|
| 359 | end do
|
|---|
| 360 |
|
|---|
| 361 | return
|
|---|
| 362 |
|
|---|
| 363 | end
|
|---|
| 364 |
|
|---|
