ЯНТАРЬ - Википедия - AMBER

ЯНТАРЬ используется для минимизации энергии растяжения связей этого этан молекула.

Вспомогательное построение модели с уточнением энергии (ЯНТАРЬ) - это семья силовые поля за молекулярная динамика из биомолекулы первоначально разработан Питер Коллман группа в Калифорнийский университет в Сан-Франциско. ЯНТАРЬ это также название молекулярной динамики пакет программного обеспечения который моделирует эти силовые поля. Он поддерживается благодаря активному сотрудничеству Дэвида Кейса в Университет Рутгерса, Том Читэм в Университет Юты, Адриан Ройтберг в Университет Флориды, Кен Мерц из Университета штата Мичиган, Карлос Симмерлинг в Университет Стоуни-Брук, Рэй Луо в Калифорнийский университет в Ирвине и Цзюньмэй Ван из Encysive Pharmaceuticals.

Силовое поле

Период, термин ЯНТАРЬ силовое поле обычно относится к функциональной форме, используемой семейством силовых полей AMBER. Эта форма включает несколько параметров; каждый член семейства силовых полей AMBER предоставляет значения для этих параметров и имеет свое собственное имя.

Функциональная форма

Функциональная форма силового поля AMBER:^[2]

${ displaystyle V (r ^ {N}) = sum _ {i in { text {bond}}} {k_ {b}} _ {i} (l_ {i} -l_ {i} ^ {0 }) ^ {2} + sum _ {i in { text {angles}}} {k_ {a}} _ {i} ( theta _ {i} - theta _ {i} ^ {0} ) ^ {2}}$

${ displaystyle + sum _ {i in { text {torsions}}} sum _ {n} { frac {1} {2}} V_ {i} ^ {n} [1+ cos (n omega _ {i} - gamma _ {i})]}$ ${ displaystyle + sum _ {j = 1} ^ {N-1} sum _ {i = j + 1} ^ {N} f_ {ij} { biggl {} epsilon _ {ij} { biggl [} left ({ frac {r_ {ij} ^ {0}} {r_ {ij}}} right) ^ {12} -2 left ({ frac {r_ {ij} ^ {0} } {r_ {ij}}} right) ^ {6} { biggr]} + { frac {q_ {i} q_ {j}} {4 pi epsilon _ {0} r_ {ij}}} { biggr }}}$

Несмотря на срок силовое поле, это уравнение определяет потенциальную энергию системы; сила - производная этого потенциала относительно положения.

Значения правой стороны термины находятся:

• Первый срок (подведение итогов над связями): представляет собой энергию между ковалентно связанными атомами. Эта гармоническая (идеальная пружина) сила является хорошим приближением около длины равновесной связи, но становится все хуже по мере разделения атомов.
• Второй член (суммирование по углам): представляет энергию из-за геометрии электронных орбиталей, участвующих в ковалентной связи.
• Третий член (суммирование по кручениям): представляет энергию скручивания связи из-за порядка связи (например, двойных связей) и соседних связей или неподеленных пар электронов. Одна связь может иметь более одного из этих членов, так что полная энергия кручения выражается как Ряд Фурье.
• Четвертый член (двойное суммирование по ${ displaystyle i}$ и ${ displaystyle j}$): представляет собой несвязанную энергию между всеми парами атомов, которую можно разложить на ван дер Ваальс (первый член суммирования) и электростатический (второй член суммирования) энергии.

Форма энергии Ван-дер-Ваальса рассчитывается с использованием равновесного расстояния (${ displaystyle r_ {ij} ^ {0}}$) и глубина скважины (${ displaystyle epsilon}$). Фактор ${ displaystyle 2}$ гарантирует, что равновесное расстояние ${ displaystyle r_ {ij} ^ {0}}$. Энергия иногда переформулируется в терминах ${ displaystyle sigma}$, куда ${ displaystyle r_ {ij} ^ {0} = 2 ^ {1/6} ( sigma)}$, как используется, например в реализации софткор-потенциалов.

Используемая здесь форма электростатической энергии предполагает, что заряды, обусловленные протонами и электронами в атоме, могут быть представлены одним точечным зарядом (или, в случае наборов параметров, которые используют неподеленные пары, небольшим количеством точечных зарядов).

Наборы параметров

Чтобы использовать силовое поле AMBER, необходимо иметь значения для параметров силового поля (например, силовые константы, равновесные длины и углы связи, заряды). Существует довольно большое количество этих наборов параметров, которые подробно описаны в руководстве пользователя программного обеспечения AMBER. Каждый набор параметров имеет имя и предоставляет параметры для определенных типов молекул.

• Пептид, белок, и нуклеиновая кислота Параметры представлены наборами параметров с именами, начинающимися с «ff» и содержащими двузначный номер года, например «ff99». По состоянию на 2018 год основной белковой моделью, используемой в костюме AMBER, является ff14SB.^[3][4] силовое поле.
• Общее силовое поле AMBER (GAFF) предоставляет параметры для малых органических молекул, чтобы облегчить моделирование лекарственных средств и низкомолекулярных лигандов в сочетании с биомолекулами.
• Силовые поля GLYCAM были разработаны Робом Вудсом для моделирования углеводов.
• Основным силовым полем, используемым в костюме AMBER для липидов, является липид14.^[5]

Программного обеспечения

Программный пакет AMBER предоставляет набор программ для применения силовых полей AMBER к моделированию биомолекул. Написан на языках программирования Фортран 90 и C, с поддержкой большинства основных Unix-подобный операционные системы и компиляторы. Разработка ведется свободной ассоциацией, состоящей в основном из академических лабораторий. Новые версии выпускаются обычно весной четных лет; AMBER 10 был выпущен в апреле 2008 года. Программное обеспечение доступно под лицензия на сайт соглашение, включающее полный исходный код, в настоящее время оценивается в 500 долларов США для некоммерческих организаций и 20 000 долларов США для коммерческих организаций.

Программы

• Прыгнуть подготавливает входные файлы для программ моделирования.
• Прихожая автоматизирует процесс параметризации малых органических молекул с помощью GAFF.
• Моделирование отжига с ограничениями энергии на основе ЯМР (SANDER) - это центральная программа моделирования, которая предоставляет средства для минимизации энергии и молекулярной динамики с широким спектром опций.
• pmemd представляет собой несколько более ограниченную функциональность повторной реализации SANDER Боба Дьюка. Он был разработан для параллельные вычисления, и работает значительно лучше, чем SANDER, при работе на более чем 8–16 процессорах.
  • pmemd.cuda выполняет моделирование на машинах с графические процессоры (GPU).
  • pmemd.amoeba обрабатывает дополнительные параметры в поляризуемом силовом поле AMOEBA.
• nmode рассчитывает нормальные режимы.
• птрай численно анализирует результаты моделирования. ЯНТАРЬ не включает в себя визуальных способностей, которые обычно выполняются с Визуальная молекулярная динамика (ВМД). Ptraj теперь не поддерживается в AmberTools 13.
• cpptraj это переписанная версия ptraj, сделанная в C ++ для более быстрого анализа результатов моделирования. Некоторые действия можно распараллелить с помощью OpenMP и MPI.
• MM-PBSA позволяет неявные расчеты растворителя на снимках из молекулярно-динамического моделирования.
• NAB представляет собой встроенную среду построения нуклеиновых кислот, предназначенную для помощи в процессе манипулирования белками и нуклеиновыми кислотами, где атомарный уровень описания будет способствовать вычислениям.

Смотрите также

Рекомендации

Связанное чтение

1. Дуань, Юн; Ву, Чун; Чоудхури, Шибасиш; Ли, Мэтью С .; Сюн, Гоминь; Чжан, Вэй; Ян, Ронг; Цеплак, Петр; и другие. (2003). «Силовое поле точечного заряда для молекулярно-механического моделирования белков на основе квантово-механических расчетов в конденсированной фазе». Журнал вычислительной химии. 24 (16): 1999–2012. Дои:10.1002 / jcc.10349. PMID  14531054. S2CID  283317.

внешняя ссылка

• Официальный веб-сайт
• Архив списка рассылки AMBER
• Янтарь на немецких кластерных системах HPC-C5