RBFE用户手册

1. 左侧菜单栏

菜单项	含义
RBFE Submittion	RBFE计算提交
RBFE Jobs	RBFE任务管理
RBFE Analysis	RBFE统计分析
Files	文件
Projects	项目
Help	帮助文档
User	用户中心

2. RBFE Submittion

RBFE Submittion界面处进行FEP任务的提交计算，包含上传蛋白及蛋白处理（Protein）、上传配体及配体处理（Ligands）、构建微扰图生成分子对（Pairs）、任务参数设置的处理流程。

2.1 Protein

在该界面内完成FEP体系的蛋白构建，包含蛋白上传、蛋白结构处理、膜蛋白构建、蛋白力场参数设置

窗口	窗口展示	参数项	含义	注意事项
Protein		Upload a Protein	上传蛋白	1）支持本地上传 .pdb 和 .mae格式文件，不支持上传带膜结构。 2）上传蛋白后会自动进入蛋白准备及力场选择窗口。 3）支持的非标准氨基酸：TPO, SEP, SEQ, HYP, ORN, DAB。
Protein Preparation 蛋白准备		Select Polymer to Keep	选择保留的氨基酸链
		Select Water(s) to Keep	选择保留的水分子
		Select Other Groups to Keep	选择保留的其他分子或化学基团	包含辅助因子、共价修饰基团等
		Protonation State Setting	调整氨基酸侧链质子化状态	Maintain protonated state：维持输入的质子化状态； Modify protonated state：根据下方设置的pH调整质子化状态。
		Protein Force Field	选择蛋白力场	目前支持AMBER14SB-TIP3P和AMBER99SB-STAR-ILDN-MUT-TIP3P
Protein		蛋白列表	展示蛋白信息	1）上传后的蛋白经过准备后，会自动进行检查显示valid、error、warning状态；可通过状态右侧的图标，查看蛋白可靠性报告（Protein Reliability Reports）。 2）蛋白列表中，操作（Op.）下的Delete、Show/Hide按钮可删除、展示/隐藏蛋白。 3）当蛋白检查不通过（error）时，可删除蛋白并重新上传。
		Modify Protonation States	修改质子化状态	如果检查结果中存在质子化状态的警告，或蛋白配体结合位点附近有重要的可质子化氨基酸，可在此进行氨基酸质子化状态的调整。
		Add Non-standard Component	补充非标准组分	如果蛋白质结合位点附近存在非标准组分（例如辅助因子或金属离子），可上传相关文件以确保模拟的准确性。
		Build Membrane	搭膜	如果目标蛋白是膜蛋白，可在此进行搭膜处理。
Modify Protonation States 修改质子化状态		Protonated Type	质子化类型	支持HIS/ASP/GLU/LYS/CYS质子化状态的修改。 点击“Submit”确认修改。
		Focus操作	聚焦特定氨基酸位置	点击该按钮，将对应氨基酸居中高亮展示于3D Viewer窗口。
Add Non-standard Component 添加非标准组分		Upload Co-factor Files	上传非标组分结构文件	支持上传相关的非标准组分结构或构建好的力场参数文件。 注意：每个上传的结构及力场文件均会进入最后的计算中，请仔细检查上传的组分是否正确，且上传的结构文件和力场文件应当是不同组分。
		Upload External Force Field Files	上传非标组分力场文件
Build Membrane		Membrane Thickness	膜厚度	注意：在搭膜前需要完成蛋白准备、蛋白质子化状态修正、补充非标组分的工作，且需要完成配体上传和叠合工作。
		Solvent Padding	溶剂填充层
		NPT Equilibration Time	NPT平衡时间
		Automatically orient the protein in the membrane	自动调整蛋白在膜中的位置和方向
		Make the membrane square	使膜呈现正方形

2.2 Ligands

在该界面内完成FEP体系的配体准备，包含配体上传、配体力场设置、配体叠合、上传亲和力数据等。

窗口	窗口展示	参数项	含义	注意事项
Ligands		Upload Ligand(s)	上传配体	本地上传（.sdf)，支持上传实验 IC₅₀ 值以及ΔG值。 SDF文件中ΔG值写法：<r_exp_dg> SDF文件中 IC₅₀ 值写法：<IC50[nM]>
		配体列表	上传后的配体进入配体列表	上传分子后会进行检查，检查完成后显示valid、error、warning状态；可通过状态右侧的图标，查看配体可靠性报告（Ligand Reliability Reports），以指导分子修改。
		Ligand Force Field	配体力场	目前支持gaff2
		Align Ligands	配体叠合
		Upload Affinity Data	上传亲和力数据	支持上传实验 IC₅₀ 值以及ΔG值。
Align Ligands	选择参考配体（Select reference ligand for alignment）	Min Distance to Protein	分子与蛋白的最小距离	分子叠合时需注意参考分子是否在蛋白口袋内。根据分子与蛋白的距离，可以用来判断是否选取该分子作为参考配体。
		Focus操作	聚焦	点击该按钮，将对应配体居中高亮展示于3D Viewer窗口。
	选择需叠合的配体（Select Alignment Ligands）	Atom Mapping操作	编辑需叠合分子与参考分子之间的原子映射	分子叠合时，程序会按照默认的constrained docking+Shape-based Alignment方法进行配体的叠合，这可能会导致分子对中相同的基团无法叠合在一起（特别是涉及到大环结构时）。若您已知分子的共同结构区域且期望避免偏移导致的叠合不齐的问题，可以先通过atom mapping手动定义最大公共子结构再进行分子叠合计算。
Upload Affinity Data		Upload Affinity Data File (.csv)	上传实验活性数据	当配体分子具有已测定的实验活性数据（例如 IC₅₀ 或 Ki 值），可以通过Upload Affinity Data File (.csv)批量上传相应分子的实验值。
		Value Type	上传值为IC₅₀ / ΔG	1）配体名称需与之前上传的配体名称一致。 2）通过表格文件上传活性值/亲和力值时，需要您在Value Type处选择您上传的值的类型，根据这个类型，最终会转换成ΔG记录于配体列表中。 3）IC₅₀ 单位为nM，ΔG 单位为kcal/mol。

2.3 Pairs

在该界面内完成FEP体系的微扰图构建，包含分子对上传、配体力场设置、配体叠合、上传亲和力数据等。

窗口	窗口展示	操作项/参数项	含义	注意事项
Pairs		Update	更新分子对列表	当配体列表更新时，需要在Pairs窗口点击 Update 更新分子对的列表。
		Build Perturbation Graph	构建微扰图
Build Perturbation Graph		Select the ligands that enter the perturbation graph	选择需要构建微扰图的配体分子
		Build star-shaped perturbation graph	构建星状微扰图	启动该按钮后，需要在分子列表中选择以哪个分子为星状微扰图的中心（Select as Reference）
Pairs		Pair	分子对，两个分子形成pair
		Sim. Score	一对Pair中两个ligand分子的结构相似性分数	基于合理的映射关系，分子相似性通过以下维度进行综合评估：分子间的电荷分布、核心区域的构象差异、环系的空间匹配、成键/断键的变化，以及虚拟原子区域的特征。分子相似性直接反映微扰对的计算成功率。 similarity score < 0.001 的pair不能被linked。 如果一对分子中的两个分子具有不同的净电荷，则相似度评分将很差。
		ΔΔGExp	一对Pair中两个ligand的结合自由能实验值的差值	该值由pair中的后者减去前者获得。
		Linked	分子对是否已连边
		Mapping	pair的原子映射	点击该按钮可以查看Atom Mapping具体情况

2.3.1 视图界面：Perturbation Graph

微扰图：

展示项：

Ligand Labels：展示配体信息，支持展示Name、ΔG_Exp、ΔG_FEP、δ（ΔG_FEP）。

Pair Labels：展示Pair信息，支持展示Sim. Score和ΔΔG_FEP。

针对系统自动生成的pairs，可以通过右侧工具栏进行修改：

图标	含义	注
Zoom Out	放大微扰图	——
Zoom In	缩小微扰图	——
Import Pair	通过上传文件确定微扰图	1）提供模板文件格式作为输入； 2）当已构建微扰图时，上传该文件会替换原本的微扰图。
Delete Ligand	删除配体	Delete Ligand图标只在选中某配体时出现
Delete Edge	删除Pair	Delete Edge图标只在选中某Pair时出现
Add Edge	增加Pair	1）Add 图标只在增加Pair时出现； 2）注意Edge有方向，由第一个Ligand指向第二个Ligand

2.3.2 视图界面：Mapping

Mapping Overview默认展示2D分子图，点击“3D Mapping”可查看分子间3D mapping图。

Mapping Overview 界面

3D Mapping 界面

Mapping Overview

过滤项：

Show Linked Pairs Only / Show All Pairs：仅展示已连边的分子对/展示所有分子对；

Filter by Ligands：过滤出包含某些配体的分子对；

N pairs per row：每行展示n个分子对。

注：Mapping Overview中的分子对2D图中，绿色部分为已连线的部分，黑色为未连线的部分。

3D Mapping

1）切换Pair，切换前请提交对当前Pair的操作，否则切换后会丢失；

2）3D界面展示分子对中的两个分子的3D原子映射情况，支持逐条增删mapping连线。

基本操作：可放大、缩小、重置视图和刷新窗口。“Re-Initialize”重新初始化；“Save”保存当前更改。

3）2D界面展示分子对中的两个分子的2D原子映射情况，将右上角按钮Select打开后，可通过框选的方式批量选中分子片段，从而进行批量连线、断线操作。

4）和3D区原子一一对应，主要用于快捷检查Mapping的连线。

2.4 任务提交

点击Configure Calculation按钮，进入Submit Calculation界面。

确认/参数项	参数	注意事项
Protein	包含蛋白名称、类型（是否含膜）
Ligands	包含pair、Sim. Score、ΔΔG_Exp、Op. (Mapping和Delete）	已算pair添加提示
Simulation Time	Simulation Time	可以先跑 5 ns，若该时间内未平衡，可延长模拟时长继续跑。
Parameters	Water Padding（水填充）	推荐默认值
	Ion Concentration（离子浓度）	推荐默认值
	Temperature（温度）	推荐默认值
	Replicas（副本数）	推荐默认值
扣费	This task will consume N pairs.	任务扣费与提交计算的蛋白体系（加膜/不加膜）、分子对数量、模拟时长、副本数有关。

3. RBFE Jobs

RBFE Jobs界面提供分子对任务计算信息。

3.1 单个pair计算任务结果

列名	含义	操作示范
Pair	分子对	——
Similarity Score	分子相似性	——
ΔΔG_Exp	两个分子的结合自由能实验值之差	——
ΔΔG_FEP(raw)	两个分子的结合自由能的FEP计算值之差	——
Op.	Setting 选择该pair的某次计算结果进入结果分析（RBFE Analysis）
	Delete 删除该pair的所有任务

3.2 单个pair计算任务结果

列名	参数/操作	含义	注
Simulation	——	第n次模拟
Information	Status: 任务状态 Start Time:任务开始时间 End Time:任务结束时间 Job ID: 任务ID Username: 使用者	任务信息
Parameters	同任务提交时的参数	任务计算参数
Process	——	任务进展
Convergence		收敛性分析	收敛性分析展示了前向与后向自由能结果之间的差异，这种差异反映了滞后效应的程度。在理想情况下，前后向结果的差异应非常小，表明体系已经充分收敛，采样偏差可忽略不计。如果差异较大，通常意味着状态重叠不足或采样不充分。此外，平滑且稳定的移动平均值暗示自由能数值已趋于收敛，而持续变化的移动平均值则说明体系尚未完全收敛，仍在演化中。
Free Energy by ℷ		自由能λ分解	自由能λ分解反映了体系在不同λ状态下的自由能变化情况。如果ΔΔG在λ区间内呈现平滑变化，说明体系在炼金转换过程中的过渡较为稳定，系统表现良好。若在某些λ值处出现突兀的跃变，可能暗示该阶段存在关键转换点，或采样不足，亦或是体系存在不稳定性。
Overlap Matrix		相空间重叠	在FEP计算中，A分子经由一系列重叠良好的中间λ状态微扰至B分子才能得到准确的结果。相空间重叠矩阵展示了不同λ状态之间的构象采样重叠度。每个单元格的数值代表两个相邻λ窗口之间的构象空间共享程度，数值越高（通常建议大于 0.15），表示相邻状态之间的过渡更平滑，计算结果也更可靠。如果某些区域的重叠度较低，可能表明状态之间存在显著的能垒或采样不足。
Replica Distribution		副本分布	副本分布展示了不同λ区间的采样覆盖情况。均匀分布意味着所有λ状态都得到了充分的采样，整个系统在所有窗口中的采样均匀且稳定。如果分布不均匀，可能暗示某些λ区间存在采样瓶颈或能量壁垒，影响最终自由能的准确性。
Op.	log	日志
	Report	查看及下载报告
	...-Mapping	查看mapping图
	...-Trajectory	查看动力学轨迹	提供分子对中的两个分子在溶剂状态以及复合物状态的动力学轨迹展示视频。
	...-Stop	终止任务
	...-Extend	延长模拟时长
	...-Re-submit	重新提交计算
	...-Delete	删除此次计算任务

4. RBFE Analysis

主要分三块：项目整体信息、视图版块、计算列表。

4.1 项目整体信息

包含项目内pairs、ligands、Hystereses总数统计，以及正在展示的pairs、ligands、cycles数量统计。右侧Export Report操作支持导出该项目的结果及报告。

4.2 视图版块

视图	含义	样例	操作项/数据项	含义
Perturbation Map	微扰图，展示该项目的微扰图		Ligand Labels展示 Pair Labels展示 Zoom In ｜ 缩小视图 Zoom Out ｜ 放大视图
Correlation Plot of ΔG	ΔG相关性图：分子计算结果相关性分析 深色区域表示 <1 kcal/mol 的误差范围；浅色区域表示 >2 kcal/mol 的误差范围。		RMSE｜ 均方根误差	计算公式： $$\sqrt{\frac{1}{n}\sum_{i=1}^n (ΔG_{FEP}^i - ΔG_{Exp}^i)^2}$$ 当分子活性值较接近时，建议参考该值，其值越小越好，小于1.4时可接受。
			R2｜ 相关性系数	计算公式： $$1 - \left( \frac {\sum_{i=1}^n (ΔG_{FEP}^i - ΔG_{Exp}^i)^2} {\sum_{i=1}^n (\overline{ΔG}_{FEP} - ΔG_{Exp}^i)^2} \right)$$ 当分子的活性实验值跨度较大时，建议参考该值，越接近于1越好，> 0.4时可接受。
			Show Labels｜展示图中各点对应的分子名称
			Retrospective / Prospective	当分子上传了实验值时，相关性图展示为FEP计算值与实验值的相关性，以Retrospective蓝色数据点展示； 当分子未上传实验值，相关性图仅展示FEP计算值与其本身的相关性，以Prospective绿色数据点展示。
Correlation Plot of ΔΔG	ΔΔG相关性图：分子对计算结果相关性分析。 深色区域表示 < 1 kcal/mol 的误差范围；浅色区域表示 < 2 kcal/mol 的误差范围。		RMSE｜ 均方根误差	计算公式同上。 为保证结果的准确性，该值尽量<1 kcal/mol 。
			R2｜ 相关性系数	——
			Show Labels｜展示图中各点对应的分子对名称

4.3 计算列表

表	含义	样例	表格信息	含义
Ligands	配体数据		Convert to IC(50)	将ΔG转换为IC(50)
			Name	分子名称
			ΔG_Exp (kcal/mol)	分子的结合自由能实验值
			ΔG_FEP	分子的结合自由能的FEP计算值
			Op.	Show/Hide 展示/隐藏该数据点
Pairs	分子对数据		Pair	分子对
			Similarity Score	分子相似性
			ΔΔG_Exp	两个分子的结合自由能实验值之差
			ΔΔG_FEP(raw)	两个分子的结合自由能的FEP计算值之差
			Op.	Mapping 展示分子映射图
				Show/Hide 展示/隐藏该数据点
Hystereses	热力学循环数据		Hysteresis ID	热力学循环ID
			Hysteresis Size	热力学循环大小
			Hysteresis Error	热力学循环误差，反映了热力学闭环的计算误差，理想情况下，该误差应接近 0。一般来说，当 Hystereses Error < 0.8 时，可以认为该热力学循环是可靠的。
			Op.	Show/Hide 展示/隐藏该热力学循环，可结合微扰图一起看

5. Files

文件中心记录该FEP计算的输入文件、结果文件。

1_Protein_and_Cofactors：支持下载初始蛋白文件（[protein name].pdb)、蛋白质子化状态表格（protein_protonation_states.csv)、非标组分文件。若蛋白经过加膜处理，则包含[protein name]_with_membrane.pdb

2_Ligands：支持下载配体文件（[ligand name].sdf）以及上传的配体亲和力数据文件（

FEP Nash_exp_affinity.csv）

3_Pairs：支持下载不同模拟批次（Simulation_n）的分子对计算文件，包含任务信息（[pair name]_simulation0_info.csv）、日志信息（[pair name]_simulation0_log.txt）、计算报告（[pair name]_simulation0_report.pdf）、Mapping信息（[pair name]simulation0_3D_atom_mapping.csv）、轨迹文件（Trajectory[ligand name]）

4_Perturbation_Graph：支持下载微扰图表格文件（protein_perturbation_graph.csv）

5_Analysis：支持下载分子计算结果文件（FEP Nash_ligands_info.csv）、分子对计算结果文件（FEP Nash_pairs_info.csv）、热力学循环信息文件（FEP Nash_cycles_info.csv）。