|Gromacs|における力場

AMBER

`AMBER`（Assisted Model Building and Energy Refinement）とは、生体分子のシミュレーションのための分子力学的な：ref:`force fields <gmx-force-field>`のセット、および分子シミュレーションプログラムのパッケージを指します。

GROMACS は、以下の AMBER 力場をネイティブにサポートします:

  • AMBER94

  • AMBER96

  • AMBER99

  • AMBER99SB

  • AMBER99SB-ILDN

  • AMBER03

  • AMBER14SB

  • AMBER19SB

  • AMBERGS

もし、|Gromacs|でAMBER19SBを使用する場合は、水分子にはOPCまたはOPC3モデルを使用してください。

フォースフィールドに関する情報は、以下の情報を使用して確認できます。

  • AMBER 力場 - AMBER 力場の概要

  • AMBERプログラム - 分子シミュレーション用のAMBERプログラムスイートに関する情報

  • ANTECHAMBER/GAFF – 一般化されたアンバー力場 (GAFF) で、AMBERのタンパク質/核酸力場と互換性のあるパラメータを提供するもので、特に小さな分子に適しています。アンバーと一緒に利用できるか、または別々に配布されているアンテックアンプパッケージを通じて利用できます。アンバーシステム（例えば、GAFFを使用して設定）を|Gromacs| (amb2gmx.pl、または ACPYPE) に変換するためのスクリプトはありますが、これらは AmberTools のインストールが必要です。

CHARMM

`CHARMM`（Chemistry at HARvard Macromolecular Mechanics）は、分子動力学シミュレーションと解析のための、フォースフィールドのセットとソフトウェアパッケージです。包括的なフォースフィールドとして、ユニテッドアトム（CHARMM19）と、全原子（CHARMM22、CHARMM27、CHARMM36）のフォースフィールドが含まれています。CHARMM27のフォースフィールドは|Gromacs|に移植されており、公式にサポートされています。CHARMM36のフォースフィールドファイルは、`MacKerell lab website`から入手でき、定期的に|Gromacs|形式の最新のCHARMMフォースフィールドファイルを提供しています。

CHARMM36 を GROMACS で使用するには、次の設定を mdp ファイルに設定してください:

constraints = h-bonds
cutoff-scheme = Verlet
vdwtype = cutoff
vdw-modifier = force-switch
rlist = 1.2
rvdw = 1.2
rvdw-switch = 1.0
coulombtype = PME
rcoulomb = 1.2
DispCorr = no

注意：脂質単層の場合には分散補正を適用する必要がありますが、二重層の場合は適用する必要はありません。

また、スイッチング距離は脂質二重膜シミュレーションにおいて議論の余地があるものであり、脂質の性質によっては異なる値になる可能性があります。いくつかの研究では、0.8～1.0 nmの範囲が適切であると報告されていますが、他の研究では0.8～1.2 nmが最適であると主張したり、1.0～1.2 nmを推奨したりしています。シミュレーションを開始する前に、使用する脂質に関するフォースフィールドの文献を十分に調査することが強く推奨されます！

GROMOS

警告

GROMOSの力場は、二重範囲のカットオフに対して、物理的に不適切な複数ステップのスキームでパラメータ化されています。単一範囲のカットオフ（または正しいトロッター複数ステップスキーム）を使用した場合、密度などの物理的性質は、意図された値から逸脱する可能性があります。現在、GROMOSを最新の積分器で検証している研究者が多数いるため、GROMOSの力場はまだ削除されていませんが、これらの問題に注意し、システム内の分子に影響がないか確認してください。詳細については、GitLab Issue 2884 を参照してください。また、物理的に不適切なアルゴリズムを削除する決定に関するより詳細な説明は、DOI:10.26434/chemrxiv.11474583.v1 で確認できます。

`GROMOS`は、生体分子システムの研究のための汎用的な分子動力学コンピュータシミュレーションパッケージです。また、タンパク質、ヌクレオチド、糖などに関する独自の力場を含んでおり、ガラス、液晶、ポリマー、結晶、および生体分子の溶液から、化学および物理系の研究にも適用できます。

GROMACS は、GROMOS 力場をサポートしており、43a1、43a2、45a3、53a5、53a6 および 54a7 のディストリビューションにすべてのパラメータが含まれています。 GROMOS 力場は：ref:united atom force fields であり、つまり、明示的な脂肪族（非極性）水素は含まれていません。

  • GROMOS 53a6 - |Gromacs|形式 (J. Comput. Chem. 2004 vol. 25 (13): 1656-1676)。

  • GROMOS 53a5 - |Gromacs|形式 (J. Comput. Chem. 2004 vol. 25 (13): 1656-1676)。

  • GROMOS 43a1p - 43a1 が、SEP（ホスホセリン）、TPO（ホスフォスレオニン）、および PTR（ホスフォチロシン）（すべて PO42- 形式）と、SEPH、TPOH、PTRH（PO4H- 形式）を含むように修正されました。

OPLS

OPLS（最適化された液体シミュレーション用ポテンシャル）は、ウィリアム・L・ジョルゲンセン教授によって開発された、凝縮相シミュレーション用の力場セットです。最新バージョンは`OPLS-AA/M <http://zarbi.chem.yale.edu/oplsaam.html>`です。

それらの力場の実装として標準的なのは、`Jorgensenグループ`によって開発された BOSS および MCPRO プログラムです。 (<http://zarbi.chem.yale.edu/software.html>)

中央のウェブページを参照できないため、ユーザーは united atom (OPLS-UA) および all atom (OPLS-AA) の力場、および Jorgensen チームの ページ を参照することをお勧めします。