doc/3.1/latex/clusterman.tex

   1 \documentclass[12pt]{article}
   2 %\usepackage{latex2html}
   3 \usepackage{enumerate}
   4 \usepackage{longtable}
   5 \usepackage{hyperref}
   6 \usepackage{amsmath}
   7 \usepackage{color}
   8 \parindent=0pt
   9 \parskip=12pt
  10 \textheight=24cm
  11 \textwidth=18cm
  12 \topmargin=-2.5cm
  13 \oddsidemargin=-0.5cm
  14 \setcounter{secnumdepth}{5}
  15 \setcounter{tocdepth}{5}
  16 \begin{document}
  17 \sloppy
  18
  19 \title{CLUSTER\\
  20 Cluster analysis of UNRES simulation results}
  21
  22 \author{Department of Molecular Modeling\\ Faculty of Chemistry\\ University of Gdansk\\ Sobieskiego 18\\ 80-952 Gdansk, Poland\\
  23 \\
  24 \\
  25 Scheraga Group\\ Baker Laboratory of Chemistry \\
  26 and Chemical Biology\\ Cornell University\\ Ithaca, NY 14853-1303, USA}
  27
  28 \maketitle
  29
  30 \newpage
  31
  32 \tableofcontents
  33
  34 % 1. License terms
  35 % 2. References
  36 % 3. Functions of the program
  37 % 4. Installation
  38 % 5. Running the program
  39 % 6. Input and output files
  40 %    6.1. Summary of files
  41 %    6.2. The main input file
  42 %         6.2.1. Title
  43 %         6.2.2. General data
  44 %         6.2.3. Energy-term weights and parameter files
  45 %         6.2.4 Molecule data
  46 %               6.2.4.1. Sequence information
  47 %               6.2.4.2. Dihedral angle restraint information
  48 %               6.2.4.3. Disulfide-bridge data
  49 %         6.2.5. Reference structure
  50 %    6.3. Main output file (out)
  51 %    6.4. Output coordinate files
  52 %         6.4.1. The internal coordinate (int) files
  53 %         6.4.2. The Cartesian coordinate (x) files
  54 %         6.4.3. The PDB files
  55 %                6.4.3.1. CLUST-UNRES runs
  56 %                6.4.3.2. CLUST-WHAM runs
  57 %                         6.4.3.2.1. Conformation family files
  58 %                         6.4.3.2.2. Average-structure file
  59 %    6.5. The conformation-distance file
  60 %    6.6. The clustering-tree PicTeX file
  61 % 7. Support
  62
  63 \newpage
  64
  65 \section{LICENSE TERMS}
  66 \label{sect:license}
  67
  68 \begin{itemize}
  69
  70 \item
  71                 This software is provided free of charge to academic users, subject to the condition that no part of it be sold or used otherwise for commercial purposes, including, but not limited to its incorporation into commercial software packages, without written consent from the authors. For permission contact Prof. H. A. Scheraga, Cornell University.
  72
  73 \item
  74                 This software package is provided on an ``as is'' basis. We in no way warrant either this software or results it may produce.
  75
  76 \item
  77                 Reports or publications using this software package must contain an acknowledgment to the authors and the NIH Resource in the form commonly used in academic research.
  78
  79 \end{itemize}
  80
  81 \newpage
  82
  83 \section{REFERENCES}
  84 \label{sect:references}
  85
  86 The program incorporates the hierarchical-clustering subroutine, hc.f written
  87 by G. Murtagh (refs 1 and 2). The subroutine contains seven methods of
  88 hierarchical clustering.
  89
  90 \begingroup
  91 \renewcommand{\section}[2]{}%
  92 \begin{thebibliography}{10}
  93
  94 \bibitem{murtagh_1985}
  95 Murtagh. Multidimensional clustering algorithms; Physica-Verlag:
  96 Vienna, Austria, 1985.
  97
  98 \bibitem{murtagh_1987}
  99 F. Murtagh, A. Heck. MultiVariate data analysis; Kluwer Academic:
 100 Dordrecht, Holland, 1987.
 101
 102 \bibitem{liwo_2007}
 103 A. Liwo, M. Khalili, C. Czaplewski, S. Kalinowski, S. Oldziej, K. Wachucik,
 104 H.A. Scheraga.
 105 Modification and optimization of the united-residue (UNRES) potential
 106 energy function for canonical simulations. I. Temperature dependence of the
 107 effective energy function and tests of the optimization method with single
 108 training proteins. {\it J. Phys. Chem. B}, {\bf 2007}, 111, 260-285.
 109
 110 \bibitem{oldziej_2004}
 111 S. Oldziej, A. Liwo, C. Czaplewski, J. Pillardy, H.A. Scheraga.
 112 Optimization of the UNRES force field by hierarchical design of the
 113 potential-energy landscape. 2. Off-lattice tests of the method with single
 114 proteins.  {\it J. Phys. Chem. B.}, {\bf 2004}, 108, 16934-16949.
 115
 116 \end{thebibliography}
 117 \endgroup
 118
 119 \newpage
 120
 121 \section{FUNCTIONS OF THE PROGRAM}
 122 \label{sect:functions}
 123
 124 The program runs cluster analysis of UNRES simulation results. There are two
 125 versions of the program depending on the origin of input conformation:
 126
 127 \begin{enumerate}
 128
 129 \item
 130    CLUST-UNRES: performs cluster analysis of conformations that are obtained
 131    directly from UNRES runs (CSA, MCM, MD, (M)REMD, multiple-conformation
 132    energy minimization). The source code and other important files are
 133    deposited in CLUST-UNRES subdirectory
 134
 135    The source code of this version is deposited in clust-unres/src
 136
 137 \item
 138    CLUST-WHAM: performs cluster analysis of conformations obtained in UNRES
 139    MREMD simulations and then processed with WHAM (weighted histogram analysis
 140    method). This enables the user to obtain clusters as conformational
 141    ensembles at a given temperature and to compute their probabilities
 142    (section 2.5 of ref 3). This version is deposited in the CLUST-WHAM
 143    subdirectory. This version has single- and multichain variants, whose
 144    source codes are deposited in the following subdirectories:
 145
 146 \begin{enumerate}
 147
 148 \item
 149    clust-wham/src    single-chain proteins
 150
 151 \item
 152    clust-wham/src-M  oligomeric proteins
 153
 154 \end{enumerate}
 155
 156 \end{enumerate}
 157
 158 The version developed for oligomeric proteins treats whole system as a single
 159 chain with dummy residues inserted. It also works for single chains but is
 160 not fully checked and it is recommended to use single-chain version for
 161 single-chain proteins.
 162
 163 \section{INSTALLATION}
 164 \label{sect:install}
 165
 166 Customize Makefile to your system. See section 7 of the description of UNRES
 167 for compiler flags that are used to created executables for a particular
 168 force field. There are already several Makefiles prepared for various
 169 systems and force fields.
 170
 171 Run make in the appropriate source directory version. CLUST-UNRES runs
 172 only in single-processor mode an CLUST-WHAM runs in both serial and parallel
 173 mode [only conformation-distance (rmsd) calculations are parallelized].
 174 The parallel version uses MPI.
 175
 176 \section{RUNNING THE PROGRAM}
 177 \label{sect:running}
 178
 179 The program requires a parallel system to run. Depending on system,
 180 either the wham.csh C-shell script (in WHAM/bin directory) can be started
 181 using mpirun or the binary in the C-shell script must be executed through
 182 mpirun. See the wham.csh C-shell script and section 6 for the files
 183 processed by the program.
 184
 185 \newpage
 186
 187 \section{INPUT AND OUTPUT FILES}
 188 \label{sect:inoutfiles}
 189
 190 \subsection{Summary of files}
 191 \label{sect:inoutfiles:summary}
 192
 193 The C-shell script wham.csh is used to run the program (see the
 194 bin/WHAM directory). The data files that the script needs are mostly the same as
 195 for UNRES (see section 6 of UNRES description). In addition, the environmental
 196 variable CONTFUN specifies the method to assess whether two side chains
 197 are at contact; if EONTFUN=GB, the criterion defined by eq 8 of ref 4 is
 198 used to assess whether two side chains are at contact. Also, the parameter
 199 files from the C-shell scripts are overridden if the data from Hamiltonian
 200 MREMD are processed; if so, the parameter files are defined in the main
 201 input file.
 202
 203 The main input file must have inp extension. If it is INPUT.inp, the output
 204 files are as follows:
 205
 206 Coordinate input file COORD.ext, where ext denotes file extension in one of the
 207 following formats:
 208
 209 \begin{description}
 210 \item{int} (extension int; UNRES angles theta, gamma, alpha, and beta),
 211 \item{x}   (extension x; UNRES Cartesian coordinate format; from MD),
 212 \item{pdb} (extension pdb; Protein Data Bank format; fro MD),
 213 \item{cx}  (extension cx; xdrf format; from WHAM).
 214 \end{description}
 215
 216 \begin{description}
 217 \item{INPUT\_clust.out} (single-processor mode) or INPUT\_clust.out\_xxx (parallel mode) --
 218      output file(s) (INPUT.out\_000 is the main output file for parallel mode).
 219
 220 \item{COORD\_clust.int} -- leading (lowest-energy) members of the families.
 221     in internal-coordinate format.
 222 \item{COORD\_clust.x} -- leading members of the families in UNRES Cartesian coordinate
 223     format.
 224 \item{COORD\_xxxx.pdb} or COORD\_xxxx\_yyy.pdb (CLUST-UNRES) -- PDB file of member yyy
 225     of family xxxx; yyy is omitted if the family contains only one member
 226     within a given energy cut-off.
 227 \item{COORD\_TxxxK\_yyyy.pdb} -- concatenated conformations in PDB format of the
 228     members of family yyyy clustered at T=xxxK ranked by probabilities in
 229     descending order at this temperature (CLUST-WHAM).
 230 \item{COORD\_T\_xxxK\_ave.pdb} -- cluster-averaged coordinates and coordinates of a
 231     member of each family that is closest to the cluster average in PDB
 232     format, concatenated in a single file (CLUST-WHAM).
 233
 234 \item{INPUT\_clust.tex} -- PicTeX code of the cluster tree.
 235
 236 \item{INPUT.rms} -- rmsds between conformations.
 237
 238 \end{description}
 239
 240 \subsection{Main input file}
 241 \label{sect:inoutfiles:main}
 242
 243 This file has the same structure as the UNRES input file; most of the data are
 244 input in a keyword-based form (see section 7.1 of UNRES description). The data
 245 are grouped into records, referred to as lines. Each record, except for the
 246 records that are input in non-keyword based form, can be continued by placing
 247 an ampersand (\&) in column 80. Such a format is referred to as the data list
 248 format.
 249
 250 In the following description, the default values are given in parentheses.
 251
 252 \subsubsection{Title}
 253
 254 An 80-character string from the first line is input.
 255
 256 \subsubsection{General data}
 257 \label{sect:inoutfiles:main:general}
 258
 259 (Data list format.)
 260
 261 \begin{description}
 262
 263 \item{NRES} (0) -- the number of residues.
 264
 265 \item{ONE\_LETTER} -- if present, the sequence is input in one-letter code.
 266
 267 \item{SYM} (1) -- number of chains with same sequence (for oligomeric proteins only).
 268
 269 \item{WITH\_DIHED\_CONSTR} -- if present, dihedral-angle restraints were imposed in the
 270     processed MREMD simulations
 271
 272 \item{RESCALE} (1) -- Choice of the type of temperature dependence of the force field.
 273
 274 \begin{description}
 275 \item{0}  -- no temperature dependence,
 276 \item{1}  -- homographic dependence (not implemented yet with any force field)
 277 \item{2}  -- hyperbolic tangent dependence \cite{liwo_2007}.
 278 \end{description}
 279
 280 \item{DISTCHAINMAX} (50.0) -- for oligomeric proteins, distance between the chains
 281      above which restraints will be switched on to keep the chains at a
 282      reasonable distance.
 283
 284 \item{PDBOUT} -- clusters will be printed in PDB format.
 285
 286 \item{ECUT} -- energy cut-off criterion to print conformations (UNRES-CLUST runs).
 287      Only those families will be output the energy of the lowest-energy
 288      conformation of which is within ECUT kcal/mol above that of the
 289      lowest-energy conformation and for a family only those members will be
 290      output which have energy within ECUT kcal/mol above the energy of the
 291      lowest-energy member of the family.
 292
 293 \item{PRINT\_CART} -- output leading members of the families in UNRES x format.
 294
 295 \item{PRINT\_INT} -- output leading members of the families in UNRES int format.
 296
 297 \item{REF\_STR} -- if present, reference structure is input and rmsd will be computed
 298       with respect to it (CLUST-UNRES only; rmsd is provided in the cx file
 299       from WHAM for CLUST-WHAM runs).
 300
 301 \item{PDBREF} -- if present, reference structure will be read in from a pdb file.
 302
 303 \item{SIDE} -- side chains will be considered in superposition when calculating rmsd.
 304
 305 \item{CA\_ONLY} -- only the Calpha atoms will be used in rmsd calculation.
 306
 307 \item{NSTART} (0) -- first residue to superpose.
 308
 309 \item{NEND} (0) -- last residue to superpose.
 310
 311 \item{NTEMP} (1) -- number of temperatures at which probabilities will be calculated
 312          and clustering performed (CLUST-WHAM).
 313
 314 \item{TEMPER} (NTEMP tiles) -- temperatures at which clustering will be performed
 315         (CLUST-WHAM).
 316
 317 \item{EFREE} -- if present, conformation entropy factor is read if the conformation
 318         is input from an x or pdb file.
 319
 320 \item{PROB} (0.99) -- cut-off on the summary probability of the conformations that
 321      are clustered at a given temperature (CLUST-WHAM).
 322
 323 \item{IOPT} (2) - clustering algorithm:
 324
 325 \begin{description}
 326 \item{1} -- Ward's minimum variance method.
 327 \item{2} -- single link method.
 328 \item{3} -- complete link method.
 329 \item{4} -- average link (or group average) method.
 330 \item{5} -- McQuitty's method.
 331 \item{6} -- Median (Gower's) method.
 332 \item{7} -- centroid method.
 333 \end{description}
 334
 335 Instead of IOPT=1, MINTREE and instead of IOPT=2 MINVAR can be specified
 336
 337 \item{NCUT} (1) -- number of cut-offs in clustering.
 338
 339 \item{CUTOFF} (-1.0; NCUT values) cut-offs at which clustering will be performed;
 340     at the cut-off flagged by a ``-'' sign clustering will be performed with
 341     cutoff value=abs(cutoff(i)) and conformations corresponding to clusters
 342     will be output in the desired format.
 343
 344 \item{MAKE\_TREE} -- if present, produce a clustering-tree graph.
 345
 346 \item{PLOT\_TREE} -- if present, the tree is written in PicTeX format to a file.
 347
 348 \item{PRINT\_DIST} -- if present, distance (rmsd) matrix is printed to main output
 349     file.
 350
 351 \item{PUNCH\_DIST} -- if present, the upper-triangle of the distance matrix will be
 352     printed to a file.
 353 \end{description}
 354
 355 \subsubsection{Energy-term weights and parameter files}
 356 \label{sect:inoutfiles:main:weights}
 357
 358 \begin{description}
 359 \item{WSC (1.0)}  --  side-chain-side-chain interaction energy.
 360
 361 \item{WSCP} (1.0)  --  side chain-peptide group interaction energya.
 362
 363 \item{WELEC} (1.0) --  peptide-group-peptide group interaction energy.
 364
 365 \item{WEL\_LOC} (1.0) -- third-order backbone-local correlation energy.
 366
 367 \item{WCORR} (1.0) -- fourth-order backbone-local correlation energy.
 368
 369 \item{WCORR5} (1.0) -- fifth-order backbone-local correlation energy.
 370
 371 \item{WCORR6} (1.0) -- sixth-order backbone-local correlation energy.
 372
 373 \item{WTURN3} (1.0) -- third-order backbone-local correlation energy of pairs of
 374                peptide groups separated by a single peptide group.
 375
 376 \item{WTURN4} (1.0) -- fourth-order backbone-local correlation energy of pairs of
 377                peptide groups separated by two peptide groups.
 378
 379 \item{WTURN6} (1.0) -- sixth-order backbone-local correlation energy for pairs of
 380                peptide groups separated by four peptide groups.
 381
 382 \item{WBOND} (1.0) -- virtual-bond-stretching energy.
 383
 384 \item{WANG} (1.0) --  virtual-bond-angle-bending energy.
 385
 386 \item{WTOR} (1.0) --  virtual-bond-torsional energy.
 387
 388 \item{WTORD} (1.0) -- virtual-bond-double-torsional energy.
 389
 390 \item{WSCCOR} (1.0) -- sequence-specific virtual-bond-torsional energy.
 391
 392 \item{WDIHC} (0.0) -- dihedral-angle-restraint energy.
 393
 394 \item{WHPB} (1.0)  -- distance-restraint energy.
 395
 396 \item{SCAL14} (0.4) -- scaling factor of 1,4-interactions
 397
 398 \end{description}
 399
 400 \subsubsection{Molecule information}
 401 \label{sect:inoutfiles:main:molinfo}
 402
 403 \paragraph{Sequence information\\ \\}
 404 \label{sect:inoutfiles:main:molinfo:sequence}
 405
 406 Amino-acid sequence
 407
 408 3-letter code: Sequence is input in format 20(1X,A3)
 409
 410 1-letter code: Sequence is input in format 80A1
 411
 412 \paragraph{Dihedral angle restraint information\\ \\}
 413 \label{sect:inoutfiles:molinfo:dihrestr}
 414
 415 This is the information about dihedral-angle restraints, if any are present.
 416 It is specified only when WITH\_DIHED\_CONSTR is present in the first record.
 417
 418 1st line: ndih\_constr -- number of restraints (free format)
 419
 420 2nd line: ftors -- force constant (free format)
 421
 422 Each of the following ndih\_constr lines:
 423
 424 idih\_constr(i),phi0(i),drange(i)  (free format)
 425
 426 \begin{description}
 427 \item{idih\_constr(i)} -- the number of the dihedral angle gamma corresponding to the
 428 ith restraint
 429
 430 \item{phi0(i)} -- center of dihedral-angle restraint
 431
 432 \item{drange(i)} -- range of flat well (no restraints for phi0(i) +/- drange(i))
 433
 434 \end{description}
 435
 436 \paragraph{Disulfide-bridge data \\ \\}
 437 \label{sect:inoutfiles:molinfo:disulfide}
 438
 439 1st line: NS, (ISS(I),I=1,NS)    (free format)
 440
 441 \begin{description}
 442
 443 \item{NS} -- number of cystine residues forming disulfide bridges.
 444
 445 \item{ISS(I)} -- the number of the Ith disulfide-bonding cystine in the sequence.
 446
 447 \end{description}
 448
 449 2nd line: NSS, (IHPB(I),JHPB(I),I=1,NSS) (free format)
 450
 451 \begin{description}
 452
 453 \item{NSS} -- number of disulfide bridges
 454
 455 \item{IHPB(I),JHPB(I)} -- the first and the second residue of ith disulfide link.
 456
 457 Because the input is in free format, each line can be split
 458 \end{description}
 459
 460 \subsubsection{Reference structure}
 461 \label{sect:inoutfiles:molinfo:refstr}
 462
 463 If PDBREF is specified, filename with reference (experimental) structure,
 464 otherwise UNRES internal coordinates as the theta, gamma, alpha, and beta
 465 angles.
 466
 467 \subsection{Main output file}
 468 \label{sect:inoutfiles:mainoutput}
 469
 470 The main (with name INPUT\_clust.out or INPUT\_clust.out\_000 for parallel runs)
 471 output file contains the results of clustering (numbers of families
 472 at different cut-off values, probabilities of clusters, composition of
 473 families, and rmsd values corresponding to families (0 if rmsd was not
 474 computed or read from WHAM-generated cx file).
 475
 476 The output files corresponding to non-master processors
 477 (INPUT\_clust.out\_xxx where xxx$>$0 contain only the information up to the
 478 clustering protocol. These files can be deleted right after the run.
 479
 480 Excerpts from the a sample output file are given below:
 481
 482 CLUST-UNRES:
 483
 484 \begin{verbatim}
 485
 486 THERE ARE   20 FAMILIES OF CONFORMATIONS
 487
 488 FAMILY    1 CONTAINS    2 CONFORMATION(S):
 489   42 -2.9384E+03  50 -2.9134E+03
 490
 491
 492 Max. distance in the family:    14.0; average distance in the family:    14.0
 493
 494 FAMILY    2 CONTAINS    3 CONFORMATION(S):
 495   13 -2.9342E+03   7 -2.8827E+03  10 -2.8682E+03
 496 \end{verbatim}
 497
 498 CLUST-WHAM:
 499
 500 \begin{verbatim}
 501 AT CUTOFF: 200.00000
 502 Maximum distance found:  137.82
 503 Free energies and probabilities of clusters at 325.0 K
 504 clust   efree    prob sumprob
 505     1   -76.5 0.25035 0.25035
 506     2   -76.5 0.24449 0.49484
 507     3   -76.4 0.21645 0.71129
 508     4   -76.4 0.20045 0.91174
 509     5   -75.8 0.08826 1.00000
 510
 511
 512 THERE ARE    5 FAMILIES OF CONFORMATIONS
 513
 514 FAMILY    1 WITH TOTAL FREE ENERGY   -7.65228E+01 CONTAINS  548 CONFORMATION(S):
 515 8363  -7.332E+013939  -7.332E+012583  -7.332E+017395  -7.332E+019932  -7.332E+01
 516 5816  -7.332E+013096  -7.332E+012663  -7.332E+014099  -7.332E+016822  -7.332E+01
 517 3176  -7.332E+017542  -7.332E+018933  -7.332E+017315  -7.332E+01 200  -7.332E+01.
 518 .
 519 5637  -7.062E+018060  -7.061E+013797  -7.060E+018800  -7.057E+016295  -7.057E+01
 520 6298  -7.057E+012332  -7.057E+012709  -7.057E+01
 521
 522 Max. distance in the family:    16.5; average distance in the family:     8.8
 523 Average RMSD 8.22 A
 524 \end{verbatim}
 525
 526 \subsection{Output coordinate files}
 527 \label{sect:inoutfiles:outcoord}
 528
 529 \subsubsection{The internal coordinate (int) files}
 530 \label{sect:inoutfiles:int}
 531
 532 The file with name COORD\_clust.int contains the angles theta, gamma, alpha,
 533 and beta of all residues of the leaders (lowest UNRES energy conformations
 534 from consecutive families for CLUST-UNRES runs and lowest free energy
 535 conformations for CLUST-WHAM runs). The format is the same as that of the
 536 file output by UNRES; see section 9.1.1 of UNRES description.
 537
 538 For CLUST-WHAM runs, the first line contains more items:
 539
 540 \begin{tabular}{ll}
 541 number of family                             &(format i5)\\
 542 UNRES free energy of the conformation        &(format f12.3)\\
 543 Free energy of the entire family             &(format f12.3)\\
 544 number of disulfide bonds                    &(format i2)\\
 545 list disulfide-bonded pairs                  &(format 2i3)\\
 546 conformation class number (0 if not provided)&(format i10)\\
 547 \end{tabular}
 548
 549 \subsubsection{The Cartesian coordinate (x) files}
 550 \label{sect:inoutfiles:card}
 551
 552 The file with name COORD\_clust.x contains the Cartesian coordinates of the
 553 alpha-carbon and side-chain-center coordinates. The coordinate format is
 554 as in section 9.1.2 of UNRES description and the first line contains the
 555 following items:
 556
 557 \begin{tabular}{ll}
 558 Number of the family                         &(format I5)\\
 559 UNRES free energy of the conformation        &(format f12.3)\\
 560 Free energy of the entire family             &(format f12.3)\\
 561 number of disulfide bonds                    &(format i2)\\
 562 list disulfide-bonded pairs                  &(format 2i3)\\
 563 conformation class number (0 if not provided)&(format i10)\\
 564 \end{tabular}
 565
 566 \subsubsection{The PDB files}
 567 \label{sect:inoutfiles:PDB}
 568
 569 The PDB files are in standard format (see
 570 \href{ftp://ftp.wwpdb.org/pub/pdb/doc/format_descriptions/Format_v33_Letter.pdf}{ftp://ftp.wwpdb.org/pub/pdb/doc/format\_descriptions}).
 571 The ATOM records contain Calpha coordinates (CA) or UNRES side-chain-center
 572 coordinates (CB). For oligomeric proteins chain identifiers are present
 573 (A, B, ..., etc.) and each chain ends with a TER record. Coordinates of a
 574 single conformation or multiple conformations  The header (REMARK) records
 575 and the contents depends on cluster run type. The next subsections are devoted
 576 to different run types.
 577
 578 \paragraph{CLUST-UNRES runs \\ \\}
 579 \label{sect:inoutfiles:PDB:clust-unres}
 580
 581 The files contain the members of the families obtained from clustering such
 582 that the lowest-energy conformation of a family is within ECUT kcal/mol higher
 583 in energy than the lowest-energy conformation. Again, within a family, only
 584 those conformations are output whose energy is within ECUT kcal/mol above
 585 that of the lowest-energy member of the family. Families and the members
 586 of a family within a family are ranked by increasing energy. The file names are:
 587
 588 COORD\_xxxx.pdb  where xxxx is the number of the family, if the family contains
 589     only one member of if only one member is output.
 590
 591 COORD\_xxxx\_yyy.pdb where xxxx is the number of the family and yyy is the number
 592     of the member of this family.
 593
 594 An example is the following:
 595
 596 \begin{verbatim}
 597 REMARK R0001                            ENERGY    -2.93843E+03
 598 ATOM      1  CA  GLY     1       0.000   0.000   0.000
 599 ATOM      2  CA  HIS     2       3.800   0.000   0.000
 600 ATOM      3  CB  HIS     2       5.113   1.656   0.015
 601 ATOM      4  CA  VAL     3       5.927  -3.149   0.000
 602 .
 603 .
 604 .
 605 ATOM    346  CB  GLU   183     -43.669 -32.853  -7.320
 606 TER
 607 CONECT    1    2
 608 CONECT    2    4    3
 609 .
 610 .
 611 .
 612 CONECT  341  343  342
 613 CONECT  343  344
 614 CONECT  345  346
 615 \end{verbatim}
 616
 617 where ENERGY is the UNRES energy. The CONECT records defined the Calpha-Calpha
 618 and Calpha-SC connection.
 619
 620 \paragraph{CLUST-WHAM runs\\ \\}
 621 \label{sect:inoutfiles:PDB:clust-wham}
 622
 623 The program generates a file for each family with its members and a summary
 624 file with ensemble-averaged conformations for all families. These are described
 625 in the two next sections.
 626
 627 \subparagraph{Conformation family files\\ \\}
 628 \label{sect:inoutfiles:PDB:clust-unres:family}
 629
 630 For each family, the file name is COORD\_TxxxK\_yyyy.pdb, where yyyy is the
 631 number of the family and xxx is the integer part of the temperature (K).
 632 The first REMARK line in the file contains the information about the free
 633 energy and average rmsd of the entire cluster and, for each conformation,
 634 the initial REMARK line contains these quantities for this conformation.
 635 Same applies to oligomeric proteins, for which the TER records separate the
 636 chains and the ENDMDL record separates conformations.
 637 An example is given below.
 638
 639 \begin{verbatim}
 640 REMARK CLUSTER    1 FREE ENERGY  -7.65228E+01 AVE RMSD 8.22
 641 REMARK 1BDD L18G full clust ENERGY    -7.33241E+01 RMS  10.40
 642 ATOM      1  CA  VAL     1      18.059 -33.585   4.616  1.00  5.00
 643 ATOM      2  CB  VAL     1      18.720 -32.797   3.592  1.00  5.00
 644 .
 645 .
 646 .
 647 ATOM    115  CA  LYS    58      29.641 -44.596  -8.159  1.00  5.00
 648 ATOM    116  CB  LYS    58      27.593 -45.927  -8.930  1.00  5.00
 649 TER
 650 CONECT    1    3    2
 651 CONECT    3    5    4
 652 .
 653 .
 654 CONECT  113  114
 655 CONECT  115  116
 656 TER
 657 REMARK 1BDD L18G full clust ENERGY    -7.33240E+01 RMS  10.04
 658 ATOM      1  CA  VAL     1       3.174   2.833 -34.386  1.00  5.00
 659 ATOM      2  CB  VAL     1       3.887   2.811 -33.168  1.00  5.00
 660 .
 661 .
 662 ATOM    115  CA  LYS    58      16.682   6.695 -20.438  1.00  5.00
 663 ATOM    116  CB  LYS    58      18.925   5.540 -20.776  1.00  5.00
 664 TER
 665 CONECT    1    3    2
 666 CONECT    3    5    4
 667 CONECT  113  114
 668 CONECT  115  116
 669 TER
 670 \end{verbatim}
 671
 672 \subparagraph{Average-structure file\\ \\}
 673 \label{sect:inoutfiles:PDB:clust-unres:average}
 674
 675 The file name is COORD\_T\_xxxK\_ave.pdb. The entries are in pairs; the first
 676 one is cluster-averaged conformation and the second is a family member which
 677 has the lowest rmsd from this average conformation. Computing average
 678 conformations is explained in section 2.5 of ref 3. Example excerpts from
 679 an entry corresponding to a given family are shown below.
 680
 681 \begin{verbatim}
 682 REMAR AVERAGE CONFORMATIONS AT TEMPERATURE  300.00
 683 REMARK CLUSTER    1
 684 REMARK 2HEP clustering 300K ENERGY    -8.22572E+01 RMS   3.29
 685 ATOM      1  CA  MET     1     -17.748  48.148 -19.284  1.00  5.96
 686 ATOM      2  CB  MET     1     -17.373  47.911 -19.294  1.00  6.34
 687 ATOM      3  CA  ILE     2     -18.770  49.138 -18.133  1.00  3.98
 688 .
 689 .
 690 .
 691 ATOM     80  CB  PHE    41     -14.353  44.680 -15.642  1.00  2.62
 692 ATOM     81  CA  ARG    42     -11.619  41.645 -13.117  1.00  4.06
 693 ATOM     82  CB  ARG    42     -11.330  40.378 -13.313  1.00  5.19
 694 TER
 695 CONECT    1    3    2
 696 CONECT    3    5    4
 697 .
 698 .
 699 .
 700 CONECT   76   78   77
 701 CONECT   78   79
 702 CONECT   79   80
 703 CONECT   81   82
 704 TER
 705 REMARK 2HEP clustering 300K ENERGY    -8.22572E+01 RMS   3.29
 706 ATOM      1  CA  MET     1     -37.698  40.489 -32.408  1.00  5.96
 707 ATOM      2  CB  MET     1     -38.477  39.426 -34.159  1.00  6.34
 708 .
 709 .
 710 .
 711 ATOM     80  CB  PHE    41     -35.345  50.342 -31.371  1.00  2.62
 712 ATOM     81  CA  ARG    42     -33.603  54.332 -27.130  1.00  4.06
 713 ATOM     82  CB  ARG    42     -33.832  53.074 -24.415  1.00  5.19
 714 TER
 715 CONECT    1    3    2
 716 CONECT    3    5    4
 717 .
 718 .
 719 .
 720 CONECT   76   78   77
 721 CONECT   78   79
 722 CONECT   79   80
 723 CONECT   81   82
 724 TER
 725 \end{verbatim}
 726
 727 \subsection{The conformation-distance file}
 728 \label{sect:inoutfiles:confdist}
 729
 730 The file name is INPUT\_clust.rms. It contains the upper-diagonal part of
 731 the matrix of rmsds between conformations and differences between their
 732 energies:
 733
 734 i,j,rmsd,energy(j)-energy(i) (format 2i5,2f10.5)
 735
 736 where i and j, j$>$i are the numbers of the conformations, rmsd is the rmsd
 737 between conformation i and conformation j and energy(i) and energy(j) are
 738 the UNRES energies of conformations i and j, respectively.
 739
 740 \subsection{The clustering-tree PicTeX file}
 741 \label{sect:inoutfiles:tree}
 742
 743 This file contains the PicTeX code of the clustering tree. The file name is
 744 INPUT\_clust.tex. It should be supplemented with LaTeX preamble and final
 745 commands or incorporated into a LaTeX source and compiled with LaTeX. The
 746 picture is produced by running LaTeX followed by dvips, dvipdf or other command
 747 to convert LaTeX-generated dvi files into a human-readable files.
 748
 749 \newpage
 750
 751 \section{SUPPORT}
 752 \label{sect:support}
 753
 754    Dr. Adam Liwo\\
 755    Faculty of Chemistry, University of Gdansk\\
 756    ul. Sobieskiego 18, 80-952 Gdansk Poland.\\
 757    phone: +48 58 523 5430\\
 758    fax: +48 58 523 5472\\
 759    e-mail: \href{mailto:adam@chem.univ.gda.pl}{\textcolor{blue}{adam@chem.univ.gda.pl}}\\
 760
 761
 762
 763    Dr. Cezary Czaplewski\\
 764    Faculty of Chemistry, University of Gdansk\\
 765    ul. Sobieskiego 18, 80-952 Gdansk Poland.\\
 766    phone: +48 58 523 5430\\
 767    fax: +48 58 523 5472\\
 768    e-mail: \href{mailto:czarek@chem.univ.gda.pl}{czarek@chem.univ.gda.pl}
 769
 770
 771 Prepared by Adam Liwo, 02/19/12
 772
 773 \LaTeX versioin, 09/28/12
 774 \end{document}