Charmm力场.doc

CHARMM（Chemistry at HARvard Macromolecular Mechanics）是一种用于分子动力学的分子力场，同时，采用这种力场的分子动力学软件包也采用了这个名称。CHARMM是一个被广泛承认并应用的分子动力学模拟程序，用于生物大分子的模拟，包括能量最小化，分子动力学和蒙特卡罗模拟等。程序采用由哈佛大学的Martin Karplus教授建立的CHARMM力场，可以为用户提供处理各种小分子、大分子（包括蛋白质、核酸和糖）的经验化能量计算，包括：相互作用能及构象能量、局域最小化、旋转势垒、与时间相关的动力学行为、振动频率等。模拟过程提供了有关分子结构、相互作用、能量等信息。CHARMM包含具有专家特点的标准最小化和分子动力学方法，包括正则模式计算、相关性分析、量子力学与分子力学相结合的方法等。CHARMM开发项目包括一个与Martin Karplus及其在哈佛的研究小组合作的开发者网络，这个网络包含了美国等地的开发者，协同开发及维护CHARMM软件包。这个软件允许进行学术研究的个人及小组在支付一定费用之后得到使用许可。CHARMMCHARMM (化学在哈佛 大分子 机械工)是用途广泛的套的名字 力场 为 分子动力学 并且名字对于分子动力学模仿和分析 包裹 与他们交往。12 CHARMM发展项目在世界各地介入开发商网络运作与 马丁Karplus 并且他的小组在 哈佛 开发和维护CHARMM节目。 这软件的执照为工作在学术界的费，人民和小组是可利用。CHARMM的商业版本，叫 CHARMm (注意小写m)，是可利用的从 Accelrys.CHARMM力场CHARMM 力场 为蛋白质包括团结原子(有时叫“延伸了原子”) CHARMM193所有原子CHARMM224 并且它二面构成的潜力校正的变形CHARMM22/CMAP。5 在CHARMM22蛋白质力场，原子部份充电从互作用的量子化工演算式样化合物和水之间的获得了。 此外， CHARMM22是为TIP3P parametrized明确 水模型. 然而，它频繁地使用与 含蓄溶剂. 最近， CHARMM22/CMAP的一个特别版本是reparametrized为一致的使用与含蓄溶剂GBSW。6为脱氧核糖核酸、RNA和油脂， CHARMM277 使用。 一些力场也许被结合，例如CHARMM22和CHARMM27为蛋白质脱氧核糖核酸捆绑的模仿。 NAD+的另外，参量，糖、fluorinated化合物等等。 可以下载. 当然这些力场版本号提到CHARMM版本，他们首先出现，但也许使用以CHARMM可执行程序的随后版本。 同样，这些力场也许在支持他们的其他分子动力学节目之内使用。CHARMM使用二种方法也包括polarizable力场。 一根据动摇的充电(FQ)模型，亦称充电平衡(CHEQ)。 89 其他根据 Drude 壳或分散作用振荡器模型。 1011CHARMM分子动力学节目CHARMM节目允许对大范围的世代和分析分子模仿。 这最基本的模仿是一个特定结构的低估和 生产运行 一条分子动力学弹道。更加先进的特点包括 热力势扰动 (FEP)，类似泛音熵估计、相关分析和联合的量子和分子机械工(QM/MM)方法。CHARMM是其中一个最旧的节目为分子动力学。 它积累了特点，一些的一个巨大的数字，其中被复制在几个主题词之下以轻微的变异。 这是在世界各地工作在CHARMM的很大数量的外型和小组的一个必然结果。 changelog文件 并且CHARMM的原始代码是寻找主要开发商的名字和加入的合适场所。 介入和协调由查尔斯 L。 溪IIIS小组在 密执安大学 是非常明显的。节目的历史大约1969年，有可观的兴趣在开发势能作用上为小分子。 CHARMM发源在 马丁Karplus的 小组在哈佛。 Karplus和他的然后研究生布鲁斯决定的Gelin时间成熟开发使成为可能采取一个特定氨基酸序列和一套座标的节目(即，从X-射线结构)作为原子位置功能，和使用这信息计算系统能量。 Karplus在(无名的)节目的发展承认了主要输入的重要性，包括 Schneior Lifson的小组在Weizmann学院，特别是从 Arieh Warshel 谁去到哈佛并且带来了他一致的力场(CCF)节目与他; Harold Scheraga的小组在康奈尔大学; 并且 了悟 迈克尔Levitt的 作早期工作在能量演算为蛋白质 在80年代，纸最后出现，并且CHARMM做了它的公开dbut。 Gelin的节目那时可观地被调整了。 为出版物，鲍伯Bruccoleri产生了名字HARMM (哈佛大分子技工)，但它没有似乎适当。 如此他们增加了C为化学。 Karplus说： “我有时想知道Bruccoleri的原始的建议是否将担当一次有用的警告对无经验的科学家与节目一起使用”。12 CHARMM继续增长，并且可执行程序的最新的发行在2月被做了 2008 作为CHARMM34b2。跑的CHARMM下 Unix/Linux一般句法为使用节目是：charmm filename.outcharmm 运行节目)节目(或剧本的实际名字在使用的计算机系统。 filename.inp 包含CHARMM的文本文件命令。 它通过装载分子拓扑结构开始(上面)和 力场 (同水准)。 然后你装载分子结构的解析的座标(即。 从PDB文件)。 你可能然后修改分子(增加hydrogens，改变的二级结构)。 演算部分可能包括能量低估、动力学生产和分析工具例如行动和能量交互作用。 filename.out 记录文件为CHARMM奔跑，包含随声附和的命令和各种各样的相当数量命令产品。 也许增加产品印刷品水平或一般来说，减少和规程例如低估和动力学有打印输出频率规格。 价值为温度、能量压力等等。 输出以那个频率。 CHARMM和志愿计算DockingHome，主持由特拉华大学，使用a的其中一个项目 opensource 平台为 分配计算, BOINC采取CHARMM分析蛋白质ligand互作用原子细节根据 分子动力学 (MD)模仿和低估。参考1. 溪增殖比， Bruccoleri关于， Olafson BD，陈述DJ， Swaminathan S， Karplus M (1983)。 “CHARMM ： 一个节目为大分子能量、低估和动力学演算。 J Comp Chem 4: 187217. 2. MacKerell， A.D.， Jr.; 溪， B.; 溪， C。 L.， III; Nilsson， L.; 乳酪面粉糊， B.; 赢取， Y.; Karplus， M。 (1998). “CHARMM ： 能量作用和它的参数化以节目概要。 计算化学百科全书 1. 爱德。 Schleyer， P.v.R.; 等。 Chichester ： 约翰威里&儿子。 271-277. 3. Reiher， III WH (1985)。 “氢接合的理论研究”。 PhD论文在哈佛大学. 4. MacKerell， Jr。 广告， 等。 (1998). “在蛋白质的分子塑造和动力学研究的所有原子经验主义的潜力”。 J Phys Chem B 102: 3586-3616. doi:10.1021/jp973084f. 5. MacKerell， Jr。 广告， Feig M，溪， III分类(2004)。 “扩大中坚能学的治疗在蛋白质力场： gas-phase量子力学的局限在再生产的蛋白质conformational发行在分子动力学模仿。 J Comput Chem 25: 1400-1415. doi:10.1002/jcc.20065. 6. 溪分类，陈J， Im W (2006)。 “平衡的溶剂化和分子内互作用： 往一个一致的广义出生的力场(CMAP选择。 为GBSW) “。 J上午Chem Soc 128: 3728-3736. doi:10.1021/ja058206t. 7. MacKerell， Jr。 广告， Banavali N， Foloppe N (2001)。 “发展和CHARMM力场的当前状态为核酸”。 生物聚合物 56: 257-265. 8. Patel， S.; MacKerell， Jr。 广告; 溪III，查尔斯L (2004)。 “CHARMM动摇的充电力场为蛋白质： I变大块的参数化和应用有机液体模仿。 J Comput Chem 25: 1-15. doi:10.1002/jcc.10355. 9. Patel， S.; MacKerell， Jr。 广告; 溪III，查尔斯L (2004)。 “CHARMM动摇的充电力场为蛋白质： II蛋白质或溶剂物产从分子动力学模仿使用一个不可附加的静电模型。 J Comput Chem 25: 1504-1514. doi:10.1002/jcc.20077. 10. Lamoureux G，乳酪面粉糊B。 (2003). 塑造导致的极化与古典Drude振荡器： 理论和分子动力学模仿算法。 J Chem Phys 119 (6) ：3025-3039. 11. Lamoureux G，更加坚硬的E， Vorobyov IV，乳酪面粉糊B， MacKerel