Constraints：限制条件
# Constraints：限制条件
有时使用者希望使用 Rosetta 解决的生物学问题，涉及一些在 PDB 文件中未体现或通过常规评分函数无法评估的生物学或功能方面的考虑。限制条件是一种通用方法，用于对结构是否符合这些额外要求进行评分。例如，使用者可能希望在结构优化（relax）过程中加入限制条件，以确保潜在的二硫键得以维持。 限制条件的工作方式如下：
- 在给定构象中计算某种测量值（例如 3.2 Å）；
- 使用一个适当的函数来描述哪些数值是好的、哪些是不好的，例如理想的键长可能是一个抛物线函数（调和势能）的最低点。通过将测量值代入该函数，可计算出一个惩罚值。对于调和势能来说，距离理想键长越远，惩罚越大；
- 该惩罚值乘以一个权重因子，并加到能量中。
# 限制条件使用案例
例如，一个简单的限制条件可以被设置为：测量两个原子之间的距离，减去理想距离，再将这个差值转换为评分中的扣分项。这个限制条件如下所示：
AtomPair CA 20 CA 6 LINEAR_PENALTY 9.0 0 0 1.0
这个限制条件定义由两部分组成。AtomPair CA 20 CA 6 指定了要测量的内容，而 LINEAR_PENALTY 9.0 0 0 1.0 定义了如何将该测量结果转换为能量惩罚。
限制条件首先定义要测量的几何性质。在这个例子中，希望限制两个原子之间的特定距离，因此使用的是 AtomPair 限制。接下来的四个字段是 AtomPair 限制的参数。具体来说，定义被限制的两个原子是第 20 和第 6 个残基的 alpha 碳（CA）（使用 Rosetta 的编号方式）。
在限制参数之后，是定义将测量值转换为能量惩罚的函数。 在这里使用的是 LINEAR_PENALTY 函数。函数名称之后的参数则提供了该函数的具体形式。
LINEAR_PENALTY 的第一个参数表示能量最低时两个原子之间的理想距离为 9.0 埃（Å）。如果结构完全符合该限制条件，第 6 和第 20 个残基的 alpha 碳之间的距离将是 9Å。剩下的字段定义了当距离偏离理想值时评分如何变化。对于 LINEAR_PENALTY，该评分会随着与理想值的（绝对）差距线性增加。斜率由 LINEAR_PENALTY 的第四个参数控制（此处为 1.0）。LINEAR_PENALTY 还允许设定一个平坦区间，在该区间内函数值为常数。在本例中，该常数为 0，平坦区间的宽度也是 0。
# 其他常用的限制条件
AtomPair 限制条件的参数设置方式如前所述，AtomAngle 也是常用的限制条件之一，不过 AtomAngle 限制要求指定三个原子（其中顶点原子应列在第二位）。当用于侧链原子的 AtomPair 和 AtomAngle 限制条件在残基发生变化时并不稳定。这些限制是基于初始结构中原子的身份设置的，当残基发生改变时，这种对应关系可能不再准确。
为了解决这个问题，存在 NamedAtomPair 和 NamedAtomAngle 限制条件，它们始终约束指定名称的原子，即使残基身份发生变化也不受影响。AtomPair/NamedAtomPair 的数值以埃（Å）为单位返回，而 AtomAngle/NamedAtomAngle 的结果以弧度返回。
CoordinateConstraints 的工作方式与 AtomPair 限制相似，但第二个“原子”是三维空间中的一个点，而不是实际的原子。由于 Rosetta 使用的是相对坐标系，CoordinateConstraints 需要一个第二原子来定义坐标框架；这个原子不应该与第一个原子一起移动，但它与第一个原子之间的距离并不重要。
Rosetta 还能处理的其他限制类型包括：
- 距离限制（Distance constraints）
- 构象扭转角限制（Torsional constraints）
- 其他角度限制（Other angle constraints）
- 模糊限制（Ambiguous constraints）
- 密度限制（Density constraints） 如需了解 Rosetta 可施加的其他限制类型和函数类型，可以看Constraint File (opens new window)