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gromos力场选择
richor 2018-12-5 21:03
官方introduction文档: http://www.ethz.ch/content/dam/ethz/special-interest/chab/physical-chemistry/csms-dam/doc/CSCBP-res/CSCBP_gro_man_v1_HS17.pdf Should not be confused with softwares, which begin in 1987 年: http://gromos.net/gromos87/GROMOS87_manual.pdf 目前都是基于的gromos96: 最初版本叫 gromos43a1 softwares: https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jp984217f parameters: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/%28SICI%291096-987X%2819980415%2919%3A5%3C535%3A%3AAID-JCC6%3E3.0.CO%3B2-N trp: CA-C bond type: gb_26 b0 = 0.1530, k_b=7.1500e+06 但这些参数来自 1996 年的 manual , which I cannot find the pdf file. Gromos43a2 is seldomly seen in papers, and 43系列已经不用了。 gromacs package refer it as improved alkane dihedrals to gromos43a1, so, if there's a need, use this one instead of gromos43a1. 2001 年: gromos45a3 : L.D. Schuler, X. Daura, and W.F. van Gunsteren. An Improved GROMOS96 Force Field for Aliphatic Hydrocarbons in the Condensed Phase. J. Comput. Chem., 22:1205–1218, 2001. I. Chandrasekhar, M. Kastenholz, R.D. Lins, C. Oostenbrink, L.D. Schuler, D.P. Tieleman, and W.F. van Gunsteren. A consistent potential energy parameter set for lipids: Dipalmitoylphosphatidylcholine as a benchmark of the GROMOS96 45A3 force field. Eur. Biophys. J., 32:67–77, 2003. ( called gromos45a3_C95 in this paper ) 2003 年: gromos45a4 : 45A3 reparameterised to improve DNA representation. T.A. Soares, P.H. Hu ̈nenberger, M.A. Kastenholz, V. Kr ̈autler, T. Lenz, R.D. Lins, C. Oostenbrink, and W.F. van Gunsteren. An Improved Nucleic-Acid Parameter Set for the GROMOS Force Field. J. Comput. Chem., 26:725–737, 2005. For 芳香环: R.D. Lins and P.H. Hu ̈nenberger. A new GROMOS force field for hexopyranose-based cardohydrates. J. Comput. Chem.,26:1400–1412, 2005. 2004 年: Gromos53a5/6: 一般用 gromos53a6 C. Oostenbrink, A. Villa, A.E. Mark, and W.F. van Gunsteren. A biomolecular force field based on the free enthalpy of hydration and solvation: the GROMOS force-field parameter sets 53A5 and 53A6. J. Comput. Chem., 25:1656, 2004. (影响的 Martini 力场的做法。) Oostenbrink C, Soares TA, van der Vegt NFA, van Gunsteren WF (2005) Validation of the 53A6 GROMOS force field. Eur Biophys J 34:273–284 该力场有问题: dihedral-angle parameters of the backbone transferred from the earlier version of the force field were no longer appropriate. 2011 年: gromos54a7 ,54b7 D. Poger, W.F. van Gunsteren, and A.E. Mark. A new force field for simulating phosphatidylcholine bilayers. J. Comput. Chem., 31:1117–1125, 2010. N. Schmid, A. P. Eichenberger, A. Choutko, S. Riniker, M. Winger, A.E.. Mark, and W.F. van Gunsteren. Definition and testing of the GROMOS force-field versions: 54A7 and 54B7. Eur. Biophys. J., 40:843–856, 2011. https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00249-011-0700-9 【目前境况】 Since the last official release of the GROMOS software and manual in 1996, called GROMOS96, no comprehensive release occurred till 2011. Yet the GROMOS software has seen a steady development since 1996. The programming language has been changed from FORTRAN to C++, the documentation has been put into electronic form, and many new features have been included in the software. 该力场在膜蛋白和大蛋白体系还是有一定市场的: A. Choutko, A. Gl ̈attli, C. Fern ́andez, C. Hilty, K. Wu ̈thrich, and W.F. van Gunsteren. Membrane protein dynamics in different environments: simulation study of the outer membrane protein X in a lipid bilayer and in a micelle. Eur. Biophys. J., 40:39–58, 2010. 使用的还是 gromos45a3. Water 用的是 spc! 可能是因为体系太大了吧。 2014 年 cell: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867414014287 gromos45a3 和 spc water model. 体系为: Muscle α-Actinin 大蛋白。 这大概就是 gromos45a3 的处境 。 2016 年 gromos53a6: https://www.nature.com/articles/nature17199 用的是 Martini 然后回到全原子。大体系。 2014 science: http://science.sciencemag.org/content/344/6185/1249783.full gromos53a6 和 gromos54a7 都用了,水为 SPC water ,大体系。 2013 jacs ,也是 Martini back mapped 的研究: gromos54a7 https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ja310577u 2015 nature, 力场方面比较细致,先用 gromos54a7 prepare, 然后用 charmm27. https://www.nature.com/articles/nature14158 【后续发展】 gromos54a8: M.M. Reif, P.H. Hu ̈nenberger, and C. Oostenbrink. New interaction parameters for charged amino acid side chains in the GROMOS force field. J. Chem. Theory Comput., 8:3705–3723, 2012
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opls力场的使用
richor 2018-12-4 19:30
\01988 年: https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ja00214a001 分子间 coulomb 和 vdw 项: 分子内 parameter 取自 amber ,所以可以称作 Amber/OPLS force field. 第一次提出 hydrogen bond 项可以去掉。 Amber94 提出之后: 1996 版本 : OPLS-AA https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja9621760 Gromacs package 提供的是 2001 版本:但电荷参数等基本取自 1996 版本,这里只是小优化。 https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jp003919d force field torsion parameters have been optimized E tot =E bond +E angle +E torsion +E nb 其中 E nb : 此外: 注意这里的 torsion 跟 amber 不同,但似乎后面的并没有用到。 C-CA 键参数:分别对应原子类型 opls_235--opls_224B 怎么和 ffbond.itp 里对应,根据 ffnonbonded.itp 文件。 b0=0.15220 kb=265265.6 果然跟 amber94 力场里是一致的。 CA 的电荷为 0.140 ,而 amber94 的为 -0.02750 ,在氨基酸文件里,差很多呢。 【后续发展】 OPLS-AA/M: Improved peptide and protein torsional energetics with the OPLS-AA force field J Chem Theory Comput, 11 (2015), pp. 3499-3509 2017 年: OPLS3 https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.jctc.5b00864 作者在文中坦诚的指出了事实: Although, improvement of the OPLS protein force field has received less attention than for CHARMM and AMBER over the past decade, the major revision of the protein force field in OPLS3 reported here appears to display performance that is competitive with the state of the art. 而且用该力场去做 MD ,发高影响因子的文章很少,更多的是测试。 特点是 used empirical charges , amber 和 charmm 是 QM fitting. 近期应用: Rosenman, D. J.; Connors, C. R.; Chen, W.; Wang, C.; Garcia, A. E. J. Mol. Biol. 2013 , 425, 3338−3359. They say: “Comparison of simulation data published in this study with OPLS-AA/TIP3P and that generated by Sgourakis et al. with AMBER99sb/TIP4P-Ew showed that the former described the experimental data better in longer simulations.” 配合 TIP3P 还是不错的。
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amber力场的选择
richor 2018-12-3 16:56
gromacs软件包top文件夹下:7种 amber94 amberGS.ffamber96 amber99amber99sbamber99sb-ildn amber03 各个版本: http://ffamber.cnsm.csulb.edu/ffamber.php amber94 就是 jacs1995 文章的参数。 AMBER-96 is a variant of AMBER-94 in which peptide f/y torsional potentials have been adjusted to yeild better agreement between molecular mechanical and quantum mechanical energetics (disfavoring helices, favoring extended conformations). AMBER-GS is identical to AMBER-94 with peptide f/y torsional potentials removed (set to zero). 这里说了, In our ff99SB paper we cite and discuss it, and show that it has some not very good properties. http://archive.ambermd.org/201203/0517.html AMBER-99 is the 3rd generation update to AMBER-94(2 nd generation), including updated parameters for both amino and nucleic acids. The primary changes for peptides/proteins is again in the f/y torsional potentials (again to disfavor helical conformations). 所以可以放弃 amber94, amber96 了。 AMBER-99SB is the AMBER-99 variant developed by Simmerling and co-workers with updated backbone f/y torsions fit to ab initio calculations. 第三方修正的。 AMBER-03 is a variant of the AMBER-99 potential in which charges and main-chain torsion potentials have been rederived based on QM+ continuum solvent calculations and each amino acid is allowed unique main-chain charges. 也就是 amber99 的官方修正版。( 注意 : Instead of relying on the HF/6-31G* approach to provide aqueous-phase charges, a low-dielectric continuum model corresponding to an organic solvent environment was included directly in the QM calculation of the dihedral parameters and electrostatic potential (from which the charges are obtained). Because of these differences, ff03 should be considered a distinct force field model rather than extension of previous Amber force fields ) amber99sb-ildn 针对 I,L,D,N 四种氨基酸的优化: 被2010年 science 文章引用: Atomic-Level Characterization of the Structural Dynamics of Proteins ( tip3p water )因此倾向于采用 amber99sb-ildn 。 最新的是amber ff14sb力场: https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.jctc.5b00255 ff14sb 仍然是用的 tip3p water model 力场,说明 tip3p 还是可以继续用的。此外, ff14sb 目前已经推荐,但 gromacs 力场 package 里还没有默认 include 进来,而 ff99sb-ildn 也已经足够好 。 关于 ff99SB* 和 ff03* 力场, proposed in this paper: https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jp901540t 该力场知名度一般,升级版 ff99SB*-ildn 在 D.E.Shaw 的文章里第一次提,详细讨论见: http://archive.ambermd.org/201409/0260.html 此外, Review article 说: the force fields that are capable of reversibly folding globular proteins such as AMBER99sb with * and/or ILDN 165c modifications and CHARMM22* 166 in the studies described in refs 170b and 170d may not necessarily be the most suitable for characterizing the metastable states of disordered ensembles. (其实这里不包括 amber99sb-ildn,170b 是 amber99sb*-ildn , 170d 是 charmm22*。 )
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基于量化的MD力场构建方法seminario method
richor 2018-11-30 09:22
this method and its associated software, FUERZA, were described in 1996. The essential concept is to analyze the interactions between all pairs of atoms in the molecule and to determine which ones are pairwise stable . In related applications, only the bond and angle parameters based on the Seminario method are used, while the dihedral and improper torsion terms involving metal ions are set to zero. 【redundantinternal coordinates】 A given molecule can be described by various sets of internal coordinates , and these may give different values for a particular internal coordinate force constant. 这一点,什么意思? 文章 里举了一个很好的例子: \0 A quick HF/STO-3G calculation yields a force constant for the CO bond of 0.54 a.u . if the chosen internals are the CO bond, CN bond, and NCO angle; 0.57 a.u . if we choose the CO bond, NO bond, and CON angle; and 0.26 a.u . if we choose redundant internal coordinates CO, NO, CN, CNO, NOC, and OCN. But why? How to understand? This is due to fact that physical force constants are tensors of rank 2, but we want to use them in practical MD simulations as scalars. so 该文章 实现了 cartesian坐标下的高效率。进一步redundantinternal coordinates可以实现更高的效率,详见该 博文 。
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1-4 interaction in gromacs
richor 2018-11-18 21:15
about 1-4 interactions two implement methods: 1. a list of in ffnonbond.itp, gen_pair=no , only useful for force field like Gromos. 2. For OPLS and Amber, 1-4 interactions are scaled by a factor, so theirs is no in ffnonbond.itp, and gen_pair=yes . It should be noted that the coulomb interaction is also scaled. exclusion=3 is default for all force fields, because are included in all force fields.
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水的力场参数
richor 2018-11-18 19:59
水模型: spc: 1. H. J. C. Berendsen, J. P. M. Postma, W. F. van Gunsteren, and J. Hermans, In Intermolecular Forces , edited by B. Pullman (Reidel, Dordrecht, 1981 ), p. 331. 很好。 spce: H 的电荷,由 0.41 增大到 0.4238 。 Berendsen, H. J. C. ; Grigera, J. R.; Straatsma, T. P. (1987). The missing term in effective pair potentials. J. Phys. Chem . 91 : 6269–6271. doi : 10.1021/j100308a038 . The SPC/E model results in a better density and diffusion constant than the SPC model. tip3p 模型 :比 spce 还早。 但一直在应用 ! H 的电荷取 0.417. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein (1983). Comparison of simple potential functions for simulating liquid water. J. Chem. Phys . 79 : 926–935. Bibcode : 1983JChPh..79..926J . doi : 10.1063/1.445869 . Three-site model (TIP3P) has better performance in calculating specific heats . 也就是有温度变化的情况。 tip4p: same paper with tip3p H 电荷取 0.52 tip4p-ew: H 电荷修正为 0.52422. for use with Ewald summation methods Horn, H. W.; Swope, W. C.; Pitera, J. W.; Madura, J. D.; Dick, T. J.; Hura, G. L.; Head-Gordon, T. (2004). Development of an improved four-site water model for biomolecular simulations: TIP4P-Ew. J. Chem. Phys . 120 : 9665–9678. Bibcode : 2004JChPh.120.9665H . doi : 10.1063/1.1683075 . 看起来不错。 tip5p: H 电荷为 0.241 。 Mahoney, M. W.; Jorgensen (2000). A five-site model for liquid water and the reproduction of the density anomaly by rigid, nonpolarizable potential functions. J. Chem. Phys . 112 : 8910–8922. Bibcode : 2000JChPh.112.8910M . doi : 10.1063/1.481505 . The TIP5P-E model is a reparameterization of TIP5P for use with Ewald sums. but not included in Gromacs package. 关于 water 力场的很好的介绍: https://wenku.baidu.com/view/db4ee821336c1eb91a375da5.html?pn=51 acpye.py 生成 gromacs 格式 top 文件的时候,离子的 atomtype 类型不统一,是 bug ,我自己注意修改就好了。
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离子的力场参数
richor 2018-11-5 12:16
amber1984 第一个版本, parameters are obtained for implicit water models. vdw 参数, OPLS ( Jorgensen, W. L., et al, JACS, 1988 )最成功, and is for explicit water models. It inspires the amber 1994 版本 (该版本,去掉了 Hydrogen-bond 项)。 * more about the hydrogen-bond项:(from here ) Hagler et al. observed that an explicit hydrogen-bond term was not needed in their model. 591 In subsequent work of Lifson et al., they also observed that hydrogen bonds were well described using a model consisting of an electrostatic term and a VDW interaction term. 595 (591) Hagler, A.; Huler, E.; Lifson, S. Energy Functions for Peptides and Proteins. I. Derivation of a Consistent Force Field Including the Hydrogen Bond from Amide Crystals. J. Am. Chem. Soc. 1974 , 96 , 5319 − 5327. (595) Lifson, S.; Hagler, A.; Dauber, P. Consistent Force Field Studies of Intermolecular Forces in Hydrogen-Bonded Crystals. 1. Carboxylic Acids, Amides, and the C: O. Cntdot.. Cntdot.. Cntdot. H- Hydrogen Bonds. J. Am. Chem. Soc. 1979 , 101 , 5111 − 5121. ***** 1994 版本里 vdw 用的是 6-12 势的 R*(r m =2 1/6 σ =1.122 σ ) 和 ε ,但由于 σ和ε是两粒子之间的,具体表示在单粒子上时,还要考虑combine-rule。 对 CA ,文献给出 R*=1.9080 Å , ε=0.086; gromacs 里 σ = 0.339967 nm , ε=0.359824 对于 σ, 是因为 combine rule 不同,前者是直接相加 ,后者还要乘 1/2. 对于 ε ,单位不同,前者是 Kcal/mol ,后者是 KJ/mol ,combine-rule一致。 gromacs package中amber1994 版本 Cu 和 Zn 就都有了,是哪里来的? 经分析,发现 Zn2+ 的参数与 1991 年 Merz 的 JACS 文章中一致。 而Cu的参数,考虑到 σ应该比Zn2+要小一点, 不应该是Cu2+离子,此外,ions.itp里面也没有。 amber package里的amber94力场也没有Zn2+离子,应该以amber package为准。 按这里,似乎 amber 软件包里是有 Cu2+ 的,只是 gromacs 包里没有。 http://www.quimica.urv.es/~bo/MOLMOD/General/Forcefields/AMBER.html#AAT amber package里的离子力场方面更新比较快。使用xleap工具,进行体系的构建,可以发现已经把PME下优化的一价和二价离子参数加进去了。 一价的工作: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp8001614 Cl 已经变掉了,而且变化很显著。 二价的工作: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ct400146w
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trpzip2力场修改和虚原子设置
richor 2018-10-27 10:48
如何修改 trpzip2 的力场: 1. 修改 tryptophan 上 C-H 的电荷: charge_modify.sh #charge_modify.sh alpha=0.1 beta=0 a1=59 a2=99 a3=185 a4=225 #alwayscanaddalineordeletealinebeginwith;tomakealla?oddoreven. #checktheCandHlinenumber!!! awk-valpha=$alpha-vbeta=$beta-va1=$a1-va2=$a2-va3=$a3-va4=$a4'{if((NR=a1NR=(a1+7))||(NR=a2NR=(a2+7))||(NR=a3NR=(a3+7))||(NR=a4NR=(a4+7))){if(NR%2==0){printf(%s%s%sTRP%s%s%s1.008\\n,$1,$2,$3,$5,$6,$7+alpha)}else{printf(%s%s%sTRP%s%s%s12.011\\n,$1,$2,$3,$5,$6,$7-alpha);}}else{if((NRa1-4NRa1-1)||(NRa2-4NRa2-1)||(NRa3-4NRa3-1)||(NRa4-4NRa4-1)){if(NR%2==0){printf(%s%s%sTRP%s%s%s14.0067\\n,$1,$2,$3,$5,$6,$7-beta)}else{printf(%s%s%sTRP%s%s%s1.008\\n,$1,$2,$3,$5,$6,$7+beta);}}else{print}}}'trpz.toptemp #mvtemptrpzip2.top 2. 将金属原子 Cu 和苯环的相互作用设定为成键相互作用,并且设定力场参数: [ atoms ]部分添加:(不同力场CU表示可能不同,opls/aa是可以的。) 167 CU2+ 14 CU CU 69 2 63.54600 ; 168 CU2+ 14 CU CU 70 2 63.54600 ; 169 CU2+ 14 CU CU 71 2 63.54600 ; 170 CU2+ 14 CU CU 72 2 63.54600 ; 171 MW 15 MH MH 73 0 0; 172 MW 15 MH MH 74 0 0; 173 MW 15 MH MH 75 0 0; 174 MW 15 MH MH 76 0 0; 定义虚原子: 171 17 23 25 1 0.333 0.333 172 47 53 55 1 0.333 0.333 173 107 113 115 1 0.333 0.333 174 137 143 145 1 0.333 0.333 然后 部分添加: 167 171 2 0.262 42000 168 172 2 0.262 42000 169 173 2 0.262 42000 170 174 2 0.262 42000 部分添加: 167 171 17 2 118.5 100 167 171 25 2 89.2 100 168 172 47 2 118.5 100 168 172 55 2 89.2 100 169 173 107 2 118.5 100 169 173 115 2 89.2 100 170 174 137 2 118.5 100 170 174 145 2 89.2 100
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gromacs下力场参数
richor 2018-10-10 11:48
为什么 gromacs 里的相互作用参数那么大? 以 C-CA 为例:amber 96力场下为392459.2 kJ/mol/nm^2 换算成 Å  ,也有3924.6 kJ/mol = 934 kcal/mol/Å 2 原因是,其实还要乘 1/2. 因为原始能量函数中没有 1/2: https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ja00124a002 (amber) 这里的 Kr 只是一个参数而已,不要想太多意义。 \0但Kr影响到r的分布宽度,夹杂角相互作用之后,对共价键距离的分布进行统计: 比如, CT ( Cα ) -C (肽键)的相互作用 : 0.15220 265265.6 后者换算为: 317 kcal/mol/A2 300K 的模拟中,给出如下分布: \0 \0 \0 代入计算,发现最远距离时,也不过 0.53 kJ/mol=0.1268 kcal/mol = 0.211 kbT. 概率降到 exp(-0.211)=0.8 ,肯定还要考虑到 angle 等,整体才是 exp(-deltaE).
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MCPB.py的细节介绍
richor 2018-9-18 14:55
大体详见: http://blog.sciencenet.cn/blog-485752-1119787.html 逻辑: 分 5 大步,全程是 amber 程序包的格式。 § prmtop - a file containing a description of the molecular topology and the necessary force field parameters. § inpcrd (or a restrt from a previous run) - a file containing a description of the atom coordinates and optionally velocities and current periodic box dimensions. § mdin - the sander input file consisting of a series of namelists and control variables that determine the options and type of simulation to be run. 所以,目标是得到 prmtop 文件。 tleap -s -f 1OKL_tleap.in 1OKL_tleap.out 这一步,可以得到 prmtop 和 inpcrd 文件。 要得到 1OKL_tleap.in , MCPB.py -i 1OKL.in -s 4 其中 1OKL.in 是用户自己创建的:内容一般为: original_pdb 1OKL_fixed_H.pdb group_name 1OKL cut_off 2.8 ion_ids 4018 ion_mol2files ZN.mol2 naa_mol2files MNS.mol2 frcmod_files MNS.frcmod large_opt 1 这些文件都是需要的。 MNS 指的是一个小分子,一般体系里没有,那么就不需要 MNS.mol2, MNS.frcmod 了。 ZN.mol2 怎么得到? antechamber -fi pdb -fo mol2 -i ZN.pdb -o ZN_pre.mol2 -at amber -pf y 1OKL_fixed_H.pdb 怎么得到? pdb4amber -i 1OKL_H.pdb -o 1OKL_fixed_H.pdb 其中, 1OKL_H.pdb 这样得到: cat 1OKL_Hpp_fixed.pdb ZN.pdb MNS_H_fixed.pdb 1OKL_H.pdb 而 1OKL_Hpp_fixed.pdb: ambpdb -p 0.15_80_10_pH6.5_1OKL.top -c 0.15_80_10_pH6.5_1OKL.crd 1OKL_Hpp.pdb 其中 top 和 crd 文件由 H++ server 得到。 不用 H++ server 也行,有时候死活过不去 ,直接跳过ambpdb和pdb4amber,手动得到1OKL_fixed_H.pdb。 手动修改掉 pdb2gmx 得到的 pdb 文件的时候,主要是 HD1,HD2 à HD2,HD3 等。 注意 CU.mol2 中 ATOM 那一行,第 8 , 9 列是必要的,第 8 列要和 pdb 文件对应。自动生成的可能不对。 距离怎么定?修改 trpz.in ,默认是 2.8 Å. 再回来考虑这一步: MCPB.py -i 1OKL.in -s 4 这一步生成的 1OKL_tleap.in ,需要调用 ZN1.mol2 相比 ZN.mol2 , ZN1.mol2 的电荷是 resp 电荷。这一步还生成 1OKL_mcpbpy.pdb ,在 tleap 中用到,注意检查 leap.log , 1OKL_mcpbpy.pdb 的原子标号 可能会出错。 ZN1.mol2 这样得到: MCPB.py -i 1OKL.in -s 3 此外,1OKL_tleap.in还调用了1OKL_mcpbpy.frcmod,该文件包含了residues的电荷、bond、angle、dihedral参数。 该步还需要1OKL_large_mk.log,这样得到: g09 1OKL_large_mk.com 1OKL_large_mk.log 而frcmod文件这样得到: MCPB.py -i 1OKL.in -s 2 注意这里有 2,2z 和 2e 可选, 2z=z-matrix ,支持 more than Zn, 2e=empirical method, 目前只支持 Zn 。 2= Seminario method , 默认的。 这一步是将之前的 gaussian 计算,转换成 force constant 等参数。 因此该步需要 1OKL_small_opt.fchk ,不然会报错。该文件这样得到: formchk 1OKL_small_opt.chk 1OKL_small_opt.fchk 其中 1OKL_small_opt.chk 文件需要: g09 1OKL_small_opt.com 1OKL_small_opt.log( 默认用双核 ) g09 1OKL_small_fc.com 1OKL_small_fc.log 参见 com 文件内容,两步中都对 1OKL_small_opt.chk 进行了修改。 而这里对 com 文件,需要: MCPB.py -i 1OKL.in -s 1 来生成。 注意: 只能在 N 和 Cu2+ 之间形成共价键? 我的情况不适合,因为: Generally the metal ion related parameters are follow these creteria: A) The bond force constants between an metal ion and its ligating atoms are less than 200 kcal/(mol*Angstrom^2), and the eqlibirum bond distances are less than 2.8 Angstrom ;
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如何修改gromacs包中的力场
richor 2018-7-7 15:31
【静电修改】 直接去改top文件即可。 【vdw修改】 由于vdw是nonbond相互作用,不能通过直接修改top文件来达到。 需要在include**/forcefield.itp和 之间加入重新定义的原子类型。 比如修改 某原子类型 与 Na 离子的 vdw 相互作用(离子通道蛋白)。若不是所有的该原子类型全部都改,那么需要单独定义一个新的原子类型,进而需要重新定义与该原子相关的 ffnonbonded.itp 和 ffbonded.itp 中的相互作用参数。 一个例子脚本如下: add_bond.sh #needfileffbonded.itpkcsA_vdw.top,obtainadd.top lbond=6337 lpair=12298 langle=27727 ldihedral1=38499 ldihedral2=54241 lmap=55111 echoprocessingthekcsA_vdw.topfile awk-vlbond=$lbond-vlpair=$lpair'{if(NRlbond+1NRlpair-2)print}'kcsA_vdw.topbond.top awk-vlangle=$langle-vldihedral1=$ldihedral1'{if(NRlangle+1NRldihedral1-2)print}'kcsA_vdw.topangle.top awk-vldihedral1=$ldihedral1-vldihedral2=$ldihedral2'{if(NRldihedral1+1NRldihedral2-2)print}'kcsA_vdw.topdihedral1.top awk-vldihedral2=$ldihedral2-vlmap=$lmap'{if(NRldihedral2+1NRlmap-2)print}'kcsA_vdw.topdihedral2.top echoextractthechangelines forcxin899900901902906907908909236823692370237123752376237723783837383838393840384438453846384753065307530853095313531453155316 do grep$cxbond.topbond_change.top done forcxin899900901902906907908909236823692370237123752376237723783837383838393840384438453846384753065307530853095313531453155316 do grep$cxangle.topangle_change.top done forcxin899900901902906907908909236823692370237123752376237723783837383838393840384438453846384753065307530853095313531453155316 do grep$cxdihedral1.topdihedral1_change.top done forcxin899900901902906907908909236823692370237123752376237723783837383838393840384438453846384753065307530853095313531453155316 do grep$cxdihedral2.topdihedral2_change.top done mvbond_change.topbond.top mvangle_change.topangle.top mvdihedral1_change.topdihedral2.top mvdihedral2_change.topdihedral2.top echoobtaintheindexandnameofatom,thensubstituethenumberswithname lstart=71 lend=6336 awk-vlstart=$lstart-vlend=$lend'{if(NR=lstartNR=lend){if($1!=;)print$1,$2}}'kcsA_vdw.toprefer.top awk'BEGIN{printf(sed\\47)}{printf(s/%s/%s/g;,$1,$2)}END{printf(\\47bond.toptemp\\nmvtempbond.top)}'refer.toprefer.sh echodothesubstitutionofbond,mayneedalittletime bashrefer.sh awk'BEGIN{printf(sed\\47)}{printf(s/%s/%s/g;,$1,$2)}END{printf(\\47angle.toptemp\\nmvtempangle.top)}'refer.toprefer.sh echodothesubstitutionofangle,mayneedalittletime bashrefer.sh awk'BEGIN{printf(sed\\47)}{printf(s/%s/%s/g;,$1,$2)}END{printf(\\47dihedral1.toptemp\\nmvtempdihedral1.top)}'refer.toprefer.sh echodothesubstitutionofdihedral1,mayneedalittletime bashrefer.sh awk'BEGIN{printf(sed\\47)}{printf(s/%s/%s/g;,$1,$2)}END{printf(\\47dihedral2.toptemp\\nmvtempdihedral2.top)}'refer.toprefer.sh echodothesubstitutionofdihedral2,mayneedalittletime bashrefer.sh rmrefer.top rmrefer.sh echofinishthesubstituion awk'/CX|HX/{printf(%s%s,$1,$2);gsub(/CX/,CA);gsub(/HX/,HP);printf(%s%s\\n,$1,$2)}'bond.toptemp sort-ntemp|uniqbond.top awk'/CX|HX/{printf(%s%s%s,$1,$2,$3);gsub(/CX/,CA);gsub(/HX/,HP);printf(%s%s%s\\n,$1,$2,$3)}'angle.toptemp sort-ntemp|uniqangle.top awk'/CX|HX/{printf(%s%s%s%s,$1,$2,$3,$4);gsub(/CX/,CA);gsub(/HX/,HP);printf(%s%s%s%s\\n,$1,$2,$3,$4)}'dihedral1.toptemp sort-ntemp|uniqdihedral1.top awk'/CX|HX/{printf(%s%s%s%s,$1,$2,$3,$4);gsub(/CX/,CA);gsub(/HX/,HP);printf(%s%s%s%s\\n,$1,$2,$3,$4)}'dihedral2.toptemp sort-ntemp|uniqdihedral2.top echoextractingthelinesfromffbonded.itp lbondt=1 lconstr=187 langlet=227 ldihed1=701 ldihed2=1303 awk-vlbondt=$lbondt-vlconstr=$lconstr'{if(NRlbondt+1NRlconstr)print$1,$2,$3,$4,$5}'ffbonded.itpbond.itp awk-vlbondt=$lbondt-vlconstr=$lconstr'{if(NRlbondt+1NRlconstr)print$2,$1,$3,$4,$5}'ffbonded.itpbond.itp sort-nbond.itp|uniqtemp mvtempbond.itp awk-vlanglet=$langlet-vldihed1=$ldihed1'{if(NRlangletNRldihed1)print$1,$2,$3,$4,$5,$6,$7,$8}'ffbonded.itpangle.itp awk-vlanglet=$langlet-vldihed1=$ldihed1'{if(NRlangletNRldihed1)print$3,$2,$1,$4,$5,$6,$7,$8}'ffbonded.itpangle.itp sort-nangle.itp|uniqtemp mvtempangle.itp awk-vldihed1=$ldihed1-vldihed2=$ldihed2'{if(NRldihed1NRldihed2)print$1,$2,$3,$4,$5,$6,$7,$8}'ffbonded.itpdihedral1.itp awk-vldihed1=$ldihed1-vldihed2=$ldihed2'{if(NRldihed1NRldihed2)print$4,$3,$2,$1,$5,$6,$7,$8}'ffbonded.itpdihedral1.itp sort-ndihedral1.itp|uniqtemp mvtempdihedral1.itp awk-vldihed2=$ldihed2'{if(NRldihed2+1)print$1,$2,$3,$4,$5,$6,$7}'ffbonded.itpdihedral2.itp awk-vldihed2=$ldihed2'{if(NRldihed2+1)print$4,$3,$2,$1,$5,$6,$7}'ffbonded.itpdihedral2.itp sort-ndihedral2.itp|uniqtemp mvtempdihedral2.itp echoprocessingbondtypes echo add.top wc-lbond.toplt.txt lt=`awk'{print$1}'lt.txt` i=0 until ;do pair=`awk-vi=$i'{if(NR==i+1)printf(%s%s,$3,$4)}'bond.top` grep$pairbond.itptemp awk-vi=$i'{if(NR==i+1)print$1,$2}'bond.toptemp1 pastetemptemp1to_add awk'{print$6,$7,$3,$4,$5}'to_addadd.top i=$(($i+1)) done rmbond.top rmbond.itp echoprocessingangletypes echo add.top wc-langle.toplt.txt lt=`awk'{print$1}'lt.txt` i=0 until ;do pair=`awk-vi=$i'{if(NR==i+1)printf(%s%s%s,$4,$5,$6)}'angle.top` grep$pairangle.itptemp pair1=`cattemp` if ;then awk-vi=$i'{if(NR==i+1)print$1,$2,$3}'angle.toptemp1 pastetemptemp1to_add awk'{print$9,$10,$11,$4,$5,$6,$7,$8}'to_addadd.top fi i=$(($i+1)) done rmangle.top rmangle.itp echoprocessingdihedraltypes echo add.top wc-ldihedral1.toplt.txt lt=`awk'{print$1}'lt.txt` i=0 until ;do pair=`awk-vi=$i'{if(NR==i+1)printf(%s%s%s%s,$5,$6,$7,$8)}'dihedral1.top` grep$pairdihedral1.itptemp pair1=`cattemp` if ;then awk-vi=$i'{if(NR==i+1)print$1,$2,$3,$4}'dihedral1.toptemp1 pastetemptemp1to_add awk'{print$9,$10,$11,$12,$5,$6,$7,$8}'to_addadd.top fi pair=`awk-vi=$i'{if(NR==i+1)printf(X%s%sX,$6,$7)}'dihedral1.top` grep$pairdihedral1.itptemp pair1=`cattemp` if ;then awk-vi=$i'{if(NR==i+1)printf(X%s%sX\\n,$2,$3)}'dihedral1.toptemp1 pastetemptemp1to_add awk'{print$9,$10,$11,$12,$5,$6,$7,$8}'to_addadd.top fi i=$(($i+1)) done rmdihedral1.top rmdihedral1.itp echo add.top wc-ldihedral2.toplt.txt lt=`awk'{print$1}'lt.txt` i=0 until ;do pair=`awk-vi=$i'{if(NR==i+1)printf(%s%s%s%s,$5,$6,$7,$8)}'dihedral2.top` grep$pairdihedral2.itptemp pair1=`cattemp` if ;then awk-vi=$i'{if(NR==i+1)print$1,$2,$3,$4}'dihedral2.toptemp1 pastetemptemp1to_add awk'{print$8,$9,$10,$11,$5,$6,$7}'to_addadd.top fi pair=`awk-vi=$i'{if(NR==i+1)printf(X%s%sX,$6,$7)}'dihedral2.top` grep$pairdihedral2.itptemp pair1=`cattemp` if ;then awk-vi=$i'{if(NR==i+1)printf(X%s%sX\\n,$2,$3)}'dihedral2.toptemp1 pastetemptemp1to_add awk'{print$8,$9,$10,$11,$5,$6,$7}'to_addadd.top fi i=$(($i+1)) done rmdihedral2.top rmdihedral2.itp rmtemp1 rmlt.txt 这里面包含了awk,grep,sed以及bash的if, until, for语句,可以用来参考。 for循环的使用,完全可以替换掉until: http://gaodr.blog.163.com/blog/static/10461500820093793933887/ 建议使用类C的语法: for((i=0;i5;i++)) do ... done
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处理小分子,他们是认真的
flowball 2016-5-2 11:29
分子模拟领域,小分子构象搜索和力场构建一直是比较麻烦的问题,有一些商业软件比如OpenEye、Material Studio,我们穷,都没用过,这里介绍一些常用的学术免费的方案。 PRODRG http://davapc1.bioch.dundee.ac.uk/cgi-bin/prodrg GMX力场常用server,缺点是电荷分配和原子类型有时候有问题。 Avogadro http://avogadro.cc/wiki/Main_Page 可以用来画小分子并进行简单的结构优化和构象搜索。 下面隆重推出 openbabel http://openbabel.org/wiki/Main_Page 万能的格式转换,构象搜索,电荷分配,神器! 原来大名鼎鼎的Babel,被写成C++版本的OBabel。OELib吸收了其中一些功能并开源,后来重写成闭源的OEChem并用于OpenEye。 OELib又有一个开源的分支,就是现在的openbabel。 安装:主页上有稳定版本,或者 https://github.com/openbabel/openbabel 有devel版本,下载源代码: 在解压的目录下建立一个build文件夹: mkdir build; cd build 用cmake配置安装参数:ccmake .. -DPYTHON_BINDINGS=ON -DBUILD_GUI=FALSE -DRUN_SWIG=ON 有必要的话可以自行修改安装的路径,然后 make; make install 即可。 推荐加上python的插件,会非常方便 下面给几个例子: smi转mol2: obabel in.smi -O outfile.mol2 - - gen3D 或 obabel -:”CCCC -O outfile.mol2 - - gen3D pdb转mol2并补氢: obabel in.pdb -O outfile.mol2 -h confab构象搜索 例子 : obabel bostrom.sdf -O confs.sdf --confab --conf 100000 obabel confs.sdf -oconfabreport -xf bostrom.sdf -xr 1.0 重要参数一览: --gen2D 自动生成2D平面图片 --gen3D 自动生成3D坐标 --confab 构象搜索,文献 http://jcheminf.springeropen.com/articles/10.1186/1758-2946-3-8 -h / -d 自动加/减氢原子 -p 根据pH值加氢 --partialcharge method 加电荷 eem, qeq, gasteiger, mmff94等 得到mol2文件以后,可以用 ambertools 加 acpype 生成各种md软件可用的amber GAFF力场文件,原子类型和电荷分配由sqm量化得到,比较靠谱。
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石墨烯: 建模, 几何性质及力场模拟
热度 3 Jerkwin 2014-5-12 07:29
石墨烯: 建模, 几何性质及力场模拟 2014–05–9 17:45:40 无论是做何种类型的计算研究, 首要的工作就是建模. 对分子动力学模拟MD而言, 还要加上体系的力场化, 明确指出体系中的各种相互作用. 石墨烯的MD也不例外$.$ 建模 只要熟悉晶体方面的知识, 石墨烯的建模不算复杂, 一种简单的方法可参考 建立石墨烯(Graphene)的模型 . 这种方法构造出来的是六方结构, 用作MD不是很方便. 在六方结构上进行增删原子可得到四方结构, 但手动做起来有点麻烦. 所以还是写个简单的脚本来实现吧. 脚本实现的原理如下: 将石墨烯分解为含有四个C原子的基本单元, 再将基本单元在二维平面中排布. 基本单元中的C原子坐标为 ( 0 , 1 / 2 ) ( 0 , 5 / 2 ) ( 3 √ / 2 , 1 ) ( 3 √ / 2 ,2 ) 几何性质 力场化之前需要清楚石墨烯的几何性质, 主要是原子个数, 键数, 键角数, 二面角个数之间的关系. 石墨烯化学几何关系 化学 几何 数目 碳环数 六边形数 0.5N 原子数 顶点数 V N 键数 棱数/边数E 1.5N 键角数 角数 3N 二面角数 6N 1-3相邻数 3N 数算方法 每个原子有3条键, 每条键隶属于2个原子, 总键数为3N/2=1.5N 每个原子周围3个键角, 总键角数3N 每条键对应4个二面角, 总二面角数3N*2=6N 1–3相邻数目与键角数相同 从拓扑角度来说, 对闭曲面, 其顶点数 V , 棱数 E , 面数 F 与 欧拉示性数 χ 和 亏格 g , k 之间存在下面的关系 V − E + F = χ = { 2 ( 1 − g ) 2 − k 可 定 向 曲 面 不 可 定 向 曲 面 石墨烯周期性体系与闭合的碳环面拓扑等价, 为可定向曲面, 其亏格 g = 1 , 因此 V − E + F = 0 .根据前面已知的关系 F = E − V = V / 2 因此, 也可以根据六边形个数计算键数, 键角数和二面角数 每个六边形有6条棱, 每条棱隶属于2个六边形, 总棱数 E = 6 F / 3 = 3 F = 3 V / 2 每个六边形6个角, 总角数 6 V / 2 = 3 V 每个六边形相应于12个二面角, 总二面角数 12 V / 2 = 6 V 力场化 准备力场参数可以根据原子之间的连接关系推算出所有的键, 键角和二面角, 还要注意周期性边界条件PBC的使用. 使用Gromacs做MD时, 对这种无限体系需要使用 periodic_molecules = yes 选项, 否则计算有误.
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分子体系的势能面
chemicalbond 2012-12-12 18:56
在做药物设计时,很多初学者容易犯的错误就是心中没有势能面。 势能面是描述分子体系的能量函数的俗称,是个多变量函数,涉及分子之间和分子内各个原子之间相对空间位置。严格地说,需要求解薛定谔方程才能得到准确解答,但是因为计算方面的困难,在分子设计中常用力场来近视。 【1】 http://en.wikipedia.org/wiki/Potential_energy_surface 【2】 http://en.wikipedia.org/wiki/Force_field_(chemistry )
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[转载]forcite和gulp力场工具比较
热度 1 cathysmurf 2012-10-25 09:52
MS中cerius2的 力场 管理工具,可以方便的创建力场;GULP作为经典开放学术 软件 最初的 设计 目的就是创建力场,这两种创建方法各有优缺点,比较如下: Forcite: 1.forcite中的力场工具是完全从cerius2中移植过来的,操作简单; 2.但是其缺点显而易见,所提供的 函数 类型太少,对于每一种势能项,仅仅提供了一种函数,在一定程度上限制了它的应用范围; 3.另外,forcite力场管理工具只能输入现有的力场数据来构建力场,不能自身构建力场,也就是通常所说的fitting。 Gulp: 1.Gulp中势能函数丰富多样,可以满足不同的力场构建要求,这是其最大的特色; 2.而且Gulp是真正的力场创建工具,可以从头构建力场; 3.但Gulp拥有众多的操作 命令 ,即使移植到MS中后,仍然有许多功能不能通过界面实现,需要改变lib 文件 和input文件来实现自己的目的(可以搜索本人的另外一个帖子“gulp中一个小问题”,呵呵)。 本人刚刚入门,还请各位 高手 不吝赐教 前段 时间 记得我上传gulp maunal时还有人问我gulp 编译 的怎么样了,当时我那个惭愧啊(还没碰过呢)。这段时间发现自己的课题需要用到就狂钻研了一个月,发现学这玩意难度真的很大,其中的keword和option太多,弄不好就给落下一个东西。 顺便提下,在MS中可能会简单点,不过有些功能可能不太好实现,用的时候尽量小心。 原文 http://www.mdbbs.org/thread-6049-1-1.html
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[转载]力场(化学)
swx0789 2011-6-14 21:59
力场(化学) 为其他使用,看见 力场(消歧) . 就状况 分子技工 a 力场 (也叫a forcefield )提到 功能形式 并且 参量 集合曾经描述 势能 质点系(典型地,但不必要 原子 ). 力场起作用,并且参量集合从实验工作获得和高级 量子机械 演算。 “所有原子”力场为每个原子在系统提供参量,包括 氢 ,而“团结原子”力场对待氢和 碳 原子 甲醇 并且 次甲基 小组作为一个唯一互作用中心。 “粗大”力场,频繁地用于长期模仿 蛋白质 为增加的计算效率提供被提取的表示法。 期限“力场”的用法在化学和计算生物与标准用法不同 物理 . 在化学用法,而期限是,力场被定义作为一个位函数 使用在物理 表示阴性 梯度 a 标量潜力 . 内容 1 功能形式 2 参数化 3 缺乏 4 普遍的力场 4.1 古典力场 4.2 第二代力场 4.3 Polarizable根据导致的偶极的力场 4.4 Polarizable根据点电荷的力场 4.5 Polarizable根据分布的multipoles的力场 4.6 Polarizable根据密度的力场 4.7 易反应的力场 4.8 其他 4.9 水模型 5 参见 6 参考 7 深层读取 // 功能形式 详细信息: 分子技工 力场的基本的功能形式浓缩两个 保税 期限与连接的原子相关 共价键 和nonbonded (也叫“noncovalent”)描述远程的期限 静电 并且 van der Waals 力量。 期限的具体分解取决于力场,但一个一般形式为总能在一个叠加性力场可以被写 那里以下总和给共价和noncovalent贡献的组分: 债券和角度期限通常被塑造 泛音振荡器 在不允许政券打破的力场。 在高舒展昂贵提供一个共价键的一个更加现实的描述 莫尔斯潜力 . 功能形式为保税的期限的其余是高度易变的。 适当的二面构成的潜力通常是包括的。 另外, “不正当的扭转力”期限也许增加强制执行planarity 芳香 圆环和其他 被共轭的系统 和“描述不同的内部可变物联结,例如角度和钢筋锚着长度的十字架期限”。 一些力场也包括明确期限为 氢键 . 因为他们包括许多互作用每个原子, nonbonded期限最计算上是密集的。 一个普遍的选择是成对地限制互作用到能量。 搬运车der Waals期限通常计算与a Lennard琼斯潜力 并且静电期限与 库仑的法律 ,虽然两个可以由一个恒定的因素缓冲或称占电子 极化率 并且与实验性观察的产物更好的协议。 参数化 除潜力之外的功能形式,力场定义了参数设置原子的每个类型的。 例如,力场将包括的分明参量 氧气 原子在a 羰基 功能小组 并且在a 羟基 小组。 典型的参量集合包括价值为 原子质量 , van der Waals半径 和 部份充电 为各自的原子和平衡价值 钢筋锚着长度 键角,和 二面构成的角度 为对、对应于有效的保税的原子和价值三胞胎和quandruplets 春天常数 为每潜力。 多数当前力场使用“固定充电”每个原子为原子被赋予唯一价值的模型 充电 那没有影响的是受本机的 静电 环境; 提出的发展在下一代力场合并模型为 极化率 微粒的充电被静电互作用影响与它的邻居。 例如,极化率可以由导致的偶极的介绍接近; 它可能也代表 Drude微粒 或者springlike附有的无质量,充电运载的真正站点 泛音潜力 对每个polarizable原子。 极化率的介绍到力场里在共同的使用由高计算费用禁止了与计算地方静电场交往。 虽然许多分子模仿介入生物 大分子 例如 蛋白质 , 脱氧核糖核酸 和 RNA 特定原子类型的参量从观察在小一般获得 有机 为实验性研究和量子演算是温顺的分子。 不同的力场可以从实验性数据的不相似的类型获得,例如 焓 汽化 ( OPLS ), 焓 升华 ( CFF ), 偶极矩 或者各种各样的分光镜参量(CFF)。 参量设置,并且功能形式是由力场开发商定义的是 前后一致 . 由于潜在的期限的功能形式广泛地变化在均匀紧密地相关的力场(或同一个力场之间的连续版本),不应该与潜力一道使用参量从一个力场从另。 缺乏 所有力场根据许多略计并且从实验性数据的不同的类型获得。 所以他们叫 经验主义 . 一些现有的力场通常不占电子 极化 环境,可能极大减少部份原子充电的静电互作用的作用。 这个问题通过开发“polarizable力场”论及 或使用宏观 介电常数 . 然而,唯一价值的应用 介电常数 是可疑的在蛋白质或生物膜的高度异种环境里,并且电介质的本质取决于使用的模型 . 所有类型 van der Waals力量 也强烈environment-dependent,因为这些力量起源于导致的和“瞬间”偶极的互作用(参见 分子间作用力 ). 原物 弗里茨伦敦 这些力量的理论在真空可能只被申请。 一种更加一般的理论 van der Waals力量 在浓缩的媒介由A.开发。 D. 1963年McLachlan (这种理论包括原始的伦敦的方法作为一个特殊情况) . McLachlan理论预言van der Waals吸引力在媒介微弱比在真空并且跟随“象溶化象”规则,因此它意味着原子的不同的类型更加微弱地比原子的相同类型互动。 . 这是与“组合规则”或古典力场的发展申请铺瓦工Kirkwood等式对比。 “组合规则”声明二个不相似的原子那互作用能量(即。 C… N)是对应的相同原子互作用能量的平均配对(即。 C… C和N… N)。 根据McLachlan理论,微粒的互作用在媒介可能甚而是完全地排斥的,如对液体被观察 氦气 . McLachlan理论结论由吸引力力量的直接测量区别材料(Hamaker常数)之间的支持,按照说明 Jacob Israelachvili 在他的书“分子间和地面部队”。 它结束了那“ 碳氢化合物之间的互作用横跨水约为10%那横跨真空 " . 这样作用是unaccounted在标准分子技工。 批评另一个圆来自实际应用,例如蛋白质结构提炼。 它被注意了那 CASP 参加者没有设法提炼他们的模型避免“ 分子技工的中央窘态,即那能量低估或分子动力学一般导致是较少象实验性结构的模型 ". 实际上,力场在不同成功地申请蛋白质结构提炼 X-射线结晶学 并且 核磁共振的分光学 应用,特别是使用节目XPLOR . 然而,这样提炼主要被一套实验性限制驾驶,而力场仅仅服务得去除interatomic妨碍。 演算的结果实际是同样以在节目实施的刚性球形潜力DYANA (演算从核磁共振的数据),或者以不使用任何能量作用的节目为晶体提炼。 力场的缺乏依然是一个主要瓶颈 同源塑造 蛋白质 . 这样情况具体地提升了供选择的经验主义的计分的作用的发展为 ligand相接 , 蛋白质可折叠 计算 蛋白质设计 和塑造蛋白质在膜 . 也有观点分子技工也许经营以与蛋白质可折叠或ligand捆绑是毫不相关的能量 . 典型的力场的参量再生产 焓 升华 即。 分子水晶的蒸发能量。 然而,它被认可了那 蛋白质可折叠 并且 ligand捆绑 热力学上是非常相似的 结晶 或者液体坚实转折,因为所有这些过程在浓缩的媒介代表“结冰”流动分子 . 所以,自由能变化在蛋白质可折叠或ligand捆绑期间预计代表能量的组合相似 熔化热 (在熔化被吸收的能量分子水晶期间), a 构象熵 贡献,和 溶剂化 热力势。 熔化热 升华焓显着小于 . 因此,描述蛋白质可折叠或ligand捆绑的潜力在分子技工比潜力一定微弱。 的确,能量 H结合 在蛋白质~ -1.5 kcal或mol,当估计从时 蛋白质工程学 或 阿尔法螺旋 卷 转折数据 ,但是同样能量估计从 升华 焓 分子 水晶 是-4到-6 kcal或mol . 深度的修改 Lennard琼斯潜力 从蛋白质工程学数据获得了也小于在典型的力场并且跟随了“象溶化象”规则,如由McLachlan理论预言 . 普遍的力场 不同的力场为不同的目的设计。 MM2 主要为对小有机分子的构型分析被开发了。 它被设计尽可能准确地再生产分子平衡共价几何。 它实施为有机化合物许多不同的类连续被提炼并且被更新(的大参数设置 MM3 并且 MM4 ). CFF由Warshel、Lifson和工友发展作为一个一般方法为成一体能量、一般分子和分子水晶的结构和振动的研究。 CFF节目,开发由Levitt和Warshel,根据所有原子的解析的表示法,并且它起依据作用对于许多随后模仿节目。 ECEPP为塑造肽和蛋白质具体地被开发了。 它使用氨基酸残滓固定的geometries简化势能面。 因此,能量低估在蛋白质扭力角度空间被举办。 两个 MM2 并且ECEPP包括潜力为H结合和在描述自转的扭力潜力在不附条件的债券附近。 ECEPP/3被实施了(以一些修改) 内部同等的技工 并且FANTOM . 琥珀色 , CHARMM 并且 GROMOS 被开发了主要为 分子动力学 大分子,虽然他们共同地也申请能量低估。 所以,所有原子座标被考虑作为自由可变物。 古典力场 琥珀色 (协助的建立模范和能量提炼) -用途广泛为蛋白质和脱氧核糖核酸 CHARMM -最初开发在哈佛,用途广泛为两个小分子和大分子 CHARMm - CHARMM,可利用通过的商业版本 Accelrys 用于小分子和大分子-也宽广地的CVFF GROMACS -为同一个名字的包裹优选的力场 GROMOS -作为一部分,来的力场 GROMOS (GROningen分子模仿包裹),一个通用分子动力学计算机模拟包裹为biomolecular系统的研究。 GROMOS力场(反感)为在蛋白质、核苷酸和糖的含水或无极的解答的应用被开发了。 然而,一个气相版本(B版本)为被隔绝的分子的模仿也是可利用的 OPLS-AA, OPLS-UA, OPLS-2001, OPLS-2005 -成员的 OPLS 力场家庭开发了 威廉L。 Jorgensen 在耶鲁大学化学系。 ENZYMIX -一个一般polarizable力场为在生物分子塑造化学反应。 这个力场在节目实施以经验主义的价键(EVB)方法和与semimacroscopic PDLD方法也结合在 MOLARIS 包裹。 ECEPP/2 -第一个力场为F.A.Momany、H.A.Scheraga和同事-开发的多缩氨基酸分子。 QCFF/PI -一个一般力场为被共轭的分子。 . 第二代力场 CFF - forcefields家庭适应了各种各样的有机化合物,包括forcefields为聚合物、金属等等。 MMFF -开发在默克,为化学制品的一个宽广的范围 MM2 , MM3 , MM4 -由诺曼底L.开发。 Allinger,为化学制品的一个宽广的范围 Polarizable根据导致的偶极的力场 - CFF/ind和ENZYMIX -第一个polarizable力场 哪些随后用于在生物系统的许多应用。 . Polarizable根据点电荷的力场 - PFF (Polarizable力场)由理查・ A.开发了。 Friesner和工友 - DRF90 由P.开发。 Th。 van Duijnen和工友。 - SP依据化学势平衡(CPE)方法由R.开发了。 Chelli和P。 Procacci - CHARMM polarizable力场由B.开发了。 溪和工友。 -琥珀色的polarizable力场由吉姆Caldwell和工友开发了。 Polarizable根据分布的multipoles的力场 - SIBFA (互作用的总和从开始起计算的片段之间的) 力场 为小分子和灵活的蛋白质,开发由Nohad Gresh (巴黎v, René Descartes大学)和吉恩菲利普Piquemal (巴黎VI, Pierre Marie居里大学)。 SIBFA是根据supermolecule计算从开始起被公式化和被校准的一个分子机械工做法。 它的目的将使能治理约束特异性生物的分子间和conformational能量的同时和可靠的计算和药物学地相关的分子。 这个做法使能过渡金属的一种准确治疗。 ligand领域贡献的包括在“打开壳” metalloproteins允许计算。 - 变形虫细胞力场。 开发由Pengyu Ren (得克萨斯大学在奥斯汀)和杰伊W。 考虑(华盛顿大学)。 - 东方做法 开发由安东尼・ J。 石头(剑桥大学)和工友。 -非经验主义的分子轨道(NEMO)做法由Gunnar Karlstromm和工友开发了在隆德大学(瑞典)。 Polarizable根据密度的力场 -高斯静电模型(宝石) 根据密度配件的一个polarizable力场由托马斯・ A.开发了。 Darden和G。 Andrés Cisneros在NIEHS; 并且吉恩菲利普Piquemal (巴黎VI大学)。 -根据金Gordon方法的Polarizable做法由Jurgg Hutter和工友(Zurick大学)开发了 易反应的力场 ReaxFF -易反应的力场由Adri van Duin,威廉Goddard和工友开发了。 它是快速,可转移的并且是计算选择方式为原子论称化学反应的动态模仿。 EVB (经验主义的价键) -这个易反应的力场,介绍由Warshel和工友,大概是使用力场最可靠和完全一致方式在塑造化学反应用不同的环境。 EVB促进实际活化作用热力势的演算在浓缩的阶段和在酵素。 其他 VALBOND -一个作用为根据的角度弯曲 价键理论 并且工作为大有角畸变, hypervalent分子 和 过渡金属复合体 . 它可以被合并到其他力场里例如CHARMM和UFF。 水模型 主要文章: 水模型 用于的参数设置塑造水或水溶液(基本上一个力场为水)称a 水模型 . 水受到了很多关注由于它异常的物产和它的重要性作为溶剂。 许多水模型提议; 有些例子是TIP3P、TIP4P、SPC和ST2。 参见 各种各样的forcefields的比较和评估 分子动力学 分子塑造 分子模型构造以适当的力场协会。 (AGM修造) 参考 ^ 考虑JW并且装入DA。 (2003)力场为蛋白质模仿。 副词。 Prot。 Chem. 66: 27-85. ^ a b Warshel A, Sharma PK, (2006)在蛋白质的Kato M和教区牧师WW塑造静电效应。 Biochim。 Biophys。 学报1764:1647 - 1676年。 ^ Schutz CN。 并且Warshel A。 2001. 什么是电介质“常数”蛋白质和如何确认静电模型? 蛋白质44 : 400-417. ^ a b c d Israelachvili, J.N。 1992. 分子间和地面部队。 学术出版社,圣迭戈。 ^ Leckband, D。 并且Israelachvili, J。 (2001)分子间作用力在生物。 夸脱。 Rev。 Biophys。 34: 105-267. ^ Koehl P。 并且Levitt M。 (1999)更加明亮的未来为蛋白质结构预言。 自然Struct。 Biol. 6: 108-111. ^ Brunger在和亚当斯PD。 (2002)分子动力学被申请于X-射线结构提炼。 Acc。 Chem. 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