src/programs/pdb2gmx/specbond.c

   1 /*
   2  *
   3  *                This source code is part of
   4  *
   5  *                 G   R   O   M   A   C   S
   6  *
   7  *          GROningen MAchine for Chemical Simulations
   8  *
   9  *                        VERSION 3.2.0
  10  * Written by David van der Spoel, Erik Lindahl, Berk Hess, and others.
  11  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
  12  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team,
  13  * check out http://www.gromacs.org for more information.
  14
  15  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  16  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  17  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
  18  * of the License, or (at your option) any later version.
  19  *
  20  * If you want to redistribute modifications, please consider that
  21  * scientific software is very special. Version control is crucial -
  22  * bugs must be traceable. We will be happy to consider code for
  23  * inclusion in the official distribution, but derived work must not
  24  * be called official GROMACS. Details are found in the README & COPYING
  25  * files - if they are missing, get the official version at www.gromacs.org.
  26  *
  27  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  28  * the papers on the package - you can find them in the top README file.
  29  *
  30  * For more info, check our website at http://www.gromacs.org
  31  *
  32  * And Hey:
  33  * Gallium Rubidium Oxygen Manganese Argon Carbon Silicon
  34  */
  35 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  36 #include <config.h>
  37 #endif
  38
  39 #include <ctype.h>
  40 #include <math.h>
  41 #include "typedefs.h"
  42 #include "pdbio.h"
  43 #include "strdb.h"
  44 #include "string2.h"
  45 #include "smalloc.h"
  46 #include "specbond.h"
  47 #include "pdb2top.h"
  48 #include "vec.h"
  49 #include "macros.h"
  50
  51 gmx_bool yesno(void)
  52 {
  53     char c;
  54
  55     do
  56     {
  57         c = toupper(fgetc(stdin));
  58     }
  59     while ((c != 'Y') && (c != 'N'));
  60
  61     return (c == 'Y');
  62 }
  63
  64 t_specbond *get_specbonds(int *nspecbond)
  65 {
  66     const char  *sbfile = "specbond.dat";
  67
  68     t_specbond  *sb = NULL;
  69     char         r1buf[32], r2buf[32], a1buf[32], a2buf[32], nr1buf[32], nr2buf[32];
  70     double       length;
  71     int          nb1, nb2;
  72     char       **lines;
  73     int          nlines, i, n;
  74
  75     nlines = get_lines(sbfile, &lines);
  76     if (nlines > 0)
  77     {
  78         snew(sb, nlines);
  79     }
  80
  81     n = 0;
  82     for (i = 0; (i < nlines); i++)
  83     {
  84         if (sscanf(lines[i], "%s%s%d%s%s%d%lf%s%s",
  85                    r1buf, a1buf, &nb1, r2buf, a2buf, &nb2, &length, nr1buf, nr2buf) != 9)
  86         {
  87             fprintf(stderr, "Invalid line '%s' in %s\n", lines[i], sbfile);
  88         }
  89         else
  90         {
  91             sb[n].res1    = strdup(r1buf);
  92             sb[n].res2    = strdup(r2buf);
  93             sb[n].newres1 = strdup(nr1buf);
  94             sb[n].newres2 = strdup(nr2buf);
  95             sb[n].atom1   = strdup(a1buf);
  96             sb[n].atom2   = strdup(a2buf);
  97             sb[n].nbond1  = nb1;
  98             sb[n].nbond2  = nb2;
  99             sb[n].length  = length;
 100             n++;
 101         }
 102         sfree(lines[i]);
 103     }
 104     if (nlines > 0)
 105     {
 106         sfree(lines);
 107     }
 108     fprintf(stderr, "%d out of %d lines of %s converted successfully\n",
 109             n, nlines, sbfile);
 110
 111     *nspecbond = n;
 112
 113     return sb;
 114 }
 115
 116 void done_specbonds(int nsb, t_specbond sb[])
 117 {
 118     int i;
 119
 120     for (i = 0; (i < nsb); i++)
 121     {
 122         sfree(sb[i].res1);
 123         sfree(sb[i].res2);
 124         sfree(sb[i].atom1);
 125         sfree(sb[i].atom2);
 126         sfree(sb[i].newres1);
 127         sfree(sb[i].newres2);
 128     }
 129 }
 130
 131 static gmx_bool is_special(int nsb, t_specbond sb[], char *res, char *atom)
 132 {
 133     int i;
 134
 135     for (i = 0; (i < nsb); i++)
 136     {
 137         if (((strncmp(sb[i].res1, res, 3) == 0) &&
 138              (gmx_strcasecmp(sb[i].atom1, atom) == 0)) ||
 139             ((strncmp(sb[i].res2, res, 3) == 0) &&
 140              (gmx_strcasecmp(sb[i].atom2, atom) == 0)))
 141         {
 142             return TRUE;
 143         }
 144     }
 145     return FALSE;
 146 }
 147
 148 static gmx_bool is_bond(int nsb, t_specbond sb[], t_atoms *pdba, int a1, int a2,
 149                         real d, int *index_sb, gmx_bool *bSwap)
 150 {
 151     int   i;
 152     char *at1, *at2, *res1, *res2;
 153
 154     at1  = *pdba->atomname[a1];
 155     at2  = *pdba->atomname[a2];
 156     res1 = *pdba->resinfo[pdba->atom[a1].resind].name;
 157     res2 = *pdba->resinfo[pdba->atom[a2].resind].name;
 158
 159     if (debug)
 160     {
 161         fprintf(stderr, "Checking %s-%d %s-%d and %s-%d %s-%d: %g ",
 162                 res1, pdba->resinfo[pdba->atom[a1].resind].nr, at1, a1+1,
 163                 res2, pdba->resinfo[pdba->atom[a2].resind].nr, at2, a2+1, d);
 164     }
 165
 166     for (i = 0; (i < nsb); i++)
 167     {
 168         *index_sb = i;
 169         if (((strncmp(sb[i].res1, res1, 3) == 0)  &&
 170              (gmx_strcasecmp(sb[i].atom1, at1) == 0) &&
 171              (strncmp(sb[i].res2, res2, 3) == 0)  &&
 172              (gmx_strcasecmp(sb[i].atom2, at2) == 0)))
 173         {
 174             *bSwap = FALSE;
 175             if ((0.9*sb[i].length < d) && (1.1*sb[i].length > d))
 176             {
 177                 if (debug)
 178                 {
 179                     fprintf(stderr, "%g\n", sb[i].length);
 180                 }
 181                 return TRUE;
 182             }
 183         }
 184         if (((strncmp(sb[i].res1, res2, 3) == 0)  &&
 185              (gmx_strcasecmp(sb[i].atom1, at2) == 0) &&
 186              (strncmp(sb[i].res2, res1, 3) == 0)  &&
 187              (gmx_strcasecmp(sb[i].atom2, at1) == 0)))
 188         {
 189             *bSwap = TRUE;
 190             if ((0.9*sb[i].length < d) && (1.1*sb[i].length > d))
 191             {
 192                 if (debug)
 193                 {
 194                     fprintf(stderr, "%g\n", sb[i].length);
 195                 }
 196                 return TRUE;
 197             }
 198         }
 199     }
 200     if (debug)
 201     {
 202         fprintf(stderr, "\n");
 203     }
 204     return FALSE;
 205 }
 206
 207 static void rename_1res(t_atoms *pdba, int resind, char *newres, gmx_bool bVerbose)
 208 {
 209     if (bVerbose)
 210     {
 211         printf("Using rtp entry %s for %s %d\n",
 212                newres,
 213                *pdba->resinfo[resind].name,
 214                pdba->resinfo[resind].nr);
 215     }
 216     /* this used to free *resname, which fucks up the symtab! */
 217     snew(pdba->resinfo[resind].rtp, 1);
 218     *pdba->resinfo[resind].rtp = strdup(newres);
 219 }
 220
 221 int mk_specbonds(t_atoms *pdba, rvec x[], gmx_bool bInteractive,
 222                  t_ssbond **specbonds, gmx_bool bVerbose)
 223 {
 224     t_specbond *sb    = NULL;
 225     t_ssbond   *bonds = NULL;
 226     int         nsb;
 227     int         nspec, nbonds;
 228     int        *specp, *sgp;
 229     gmx_bool    bDoit, bSwap;
 230     int         i, j, b, e, e2;
 231     int         ai, aj, index_sb;
 232     real      **d;
 233     char        buf[10];
 234
 235     nbonds = 0;
 236     sb     = get_specbonds(&nsb);
 237
 238     if (nsb > 0)
 239     {
 240         snew(specp, pdba->nr);
 241         snew(sgp, pdba->nr);
 242
 243         nspec = 0;
 244         for (i = 0; (i < pdba->nr); i++)
 245         {
 246             /* Check if this atom is special and if it is not a double atom
 247              * in the input that still needs to be removed.
 248              */
 249             if (is_special(nsb, sb, *pdba->resinfo[pdba->atom[i].resind].name,
 250                            *pdba->atomname[i]) &&
 251                 !(nspec > 0 &&
 252                   pdba->atom[sgp[nspec-1]].resind == pdba->atom[i].resind &&
 253                   gmx_strcasecmp(*pdba->atomname[sgp[nspec-1]],
 254                                  *pdba->atomname[i]) == 0))
 255             {
 256                 specp[nspec] = pdba->atom[i].resind;
 257                 sgp[nspec]   = i;
 258                 nspec++;
 259             }
 260         }
 261         /* distance matrix d[nspec][nspec] */
 262         snew(d, nspec);
 263         for (i = 0; (i < nspec); i++)
 264         {
 265             snew(d[i], nspec);
 266         }
 267
 268         for (i = 0; (i < nspec); i++)
 269         {
 270             ai = sgp[i];
 271             for (j = 0; (j < nspec); j++)
 272             {
 273                 aj      = sgp[j];
 274                 d[i][j] = sqrt(distance2(x[ai], x[aj]));
 275             }
 276         }
 277         if (nspec > 1)
 278         {
 279 #define MAXCOL 7
 280             fprintf(stderr, "Special Atom Distance matrix:\n");
 281             for (b = 0; (b < nspec); b += MAXCOL)
 282             {
 283                 /* print resname/number column headings */
 284                 fprintf(stderr, "%8s%8s", "", "");
 285                 e = min(b+MAXCOL, nspec-1);
 286                 for (i = b; (i < e); i++)
 287                 {
 288                     sprintf(buf, "%s%d", *pdba->resinfo[pdba->atom[sgp[i]].resind].name,
 289                             pdba->resinfo[specp[i]].nr);
 290                     fprintf(stderr, "%8s", buf);
 291                 }
 292                 fprintf(stderr, "\n");
 293                 /* print atomname/number column headings */
 294                 fprintf(stderr, "%8s%8s", "", "");
 295                 e = min(b+MAXCOL, nspec-1);
 296                 for (i = b; (i < e); i++)
 297                 {
 298                     sprintf(buf, "%s%d", *pdba->atomname[sgp[i]], sgp[i]+1);
 299                     fprintf(stderr, "%8s", buf);
 300                 }
 301                 fprintf(stderr, "\n");
 302                 /* print matrix */
 303                 e = min(b+MAXCOL, nspec);
 304                 for (i = b+1; (i < nspec); i++)
 305                 {
 306                     sprintf(buf, "%s%d", *pdba->resinfo[pdba->atom[sgp[i]].resind].name,
 307                             pdba->resinfo[specp[i]].nr);
 308                     fprintf(stderr, "%8s", buf);
 309                     sprintf(buf, "%s%d", *pdba->atomname[sgp[i]], sgp[i]+1);
 310                     fprintf(stderr, "%8s", buf);
 311                     e2 = min(i, e);
 312                     for (j = b; (j < e2); j++)
 313                     {
 314                         fprintf(stderr, " %7.3f", d[i][j]);
 315                     }
 316                     fprintf(stderr, "\n");
 317                 }
 318             }
 319         }
 320
 321         snew(bonds, nspec);
 322
 323         for (i = 0; (i < nspec); i++)
 324         {
 325             ai = sgp[i];
 326             for (j = i+1; (j < nspec); j++)
 327             {
 328                 aj = sgp[j];
 329                 if (is_bond(nsb, sb, pdba, ai, aj, d[i][j], &index_sb, &bSwap))
 330                 {
 331                     fprintf(stderr, "%s %s-%d %s-%d and %s-%d %s-%d%s",
 332                             bInteractive ? "Link" : "Linking",
 333                             *pdba->resinfo[pdba->atom[ai].resind].name,
 334                             pdba->resinfo[specp[i]].nr,
 335                             *pdba->atomname[ai], ai+1,
 336                             *pdba->resinfo[pdba->atom[aj].resind].name,
 337                             pdba->resinfo[specp[j]].nr,
 338                             *pdba->atomname[aj], aj+1,
 339                             bInteractive ? " (y/n) ?" : "...\n");
 340                     bDoit = bInteractive ? yesno() : TRUE;
 341
 342                     if (bDoit)
 343                     {
 344                         /* Store the residue numbers in the bonds array */
 345                         bonds[nbonds].res1 = specp[i];
 346                         bonds[nbonds].res2 = specp[j];
 347                         bonds[nbonds].a1   = strdup(*pdba->atomname[ai]);
 348                         bonds[nbonds].a2   = strdup(*pdba->atomname[aj]);
 349                         /* rename residues */
 350                         if (bSwap)
 351                         {
 352                             rename_1res(pdba, specp[i], sb[index_sb].newres2, bVerbose);
 353                             rename_1res(pdba, specp[j], sb[index_sb].newres1, bVerbose);
 354                         }
 355                         else
 356                         {
 357                             rename_1res(pdba, specp[i], sb[index_sb].newres1, bVerbose);
 358                             rename_1res(pdba, specp[j], sb[index_sb].newres2, bVerbose);
 359                         }
 360                         nbonds++;
 361                     }
 362                 }
 363             }
 364         }
 365
 366         for (i = 0; (i < nspec); i++)
 367         {
 368             sfree(d[i]);
 369         }
 370         sfree(d);
 371         sfree(sgp);
 372         sfree(specp);
 373
 374         done_specbonds(nsb, sb);
 375         sfree(sb);
 376     }
 377
 378     *specbonds = bonds;
 379
 380     return nbonds;
 381 }