Gromacs作為一個(gè)經(jīng)典的分子動(dòng)力學(xué)模擬軟件，因其精度高，使用便捷等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用。眾所周知，在分子動(dòng)力學(xué)模擬中，保證模擬結(jié)果精確性的最重要因素之一就是力場(chǎng)的準(zhǔn)確性，尤其是非鍵相互作用和電荷的準(zhǔn)確性。對(duì)于核酸和蛋白質(zhì)等體系，Gromacs擁有自帶的力場(chǎng)包例如amber、charmm以及opls可以自動(dòng)識(shí)別并提供相應(yīng)的參數(shù)和電荷，這些參數(shù)經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)者的測(cè)試具有較高準(zhǔn)確性。但是對(duì)于一些非常見(jiàn)的分子例如配體等力場(chǎng)的構(gòu)建，gromacs無(wú)法自動(dòng)處理，需要我們額外處理。之前我們?cè)扑]過(guò)一個(gè)較好的力場(chǎng)生成工具(

http://zarbi.chem.yale.edu/ligpargen/index.html)可以產(chǎn)生opls力場(chǎng)的作用參數(shù)。今天我們介紹一種產(chǎn)生適用性更強(qiáng)的基于ambertools的生成力場(chǎng)的方法。本次我們主要使用ambertool和gaussian來(lái)生成小分子力場(chǎng)參數(shù)和電荷。

1. 安裝ambertools，首先我們需要安裝ambertools(下載網(wǎng)址https://ambermd.org/ ) ，在此向大家提供一種簡(jiǎn)單的安裝方法：使用anaconda安裝。

1. 利用antechamber生成對(duì)應(yīng)的mol2文件和預(yù)處理文件

antechamber -i lig.mol2 -fi mol2 -o lig_amber.mol2 -fo mol2

在此可以看到使用antechamber的時(shí)候我們也可以計(jì)算BCC電荷，但是BCC電荷精確度不高，我們還是考慮使用gaussian產(chǎn)生精度較高的RESP或者RESP2電荷。運(yùn)行之后會(huì)生成中間文件

1. 使用parmchk2處理剛才生成的中間文件，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生lig_amber.frcmod

parmchk2 -i lig_amber.mol2 -f mol2 -o lig_amber.frcmod

lig_amber.frcmod中包含一些質(zhì)量成鍵鍵角和二面角信息

1. 使用tleap工具產(chǎn)生力場(chǎng)參數(shù)以及使用acpype將力場(chǎng)參數(shù)轉(zhuǎn)換為gromacs可用格式

tleap -s -f tleap.in > tleap.out

acpype -p lig_amber.prmtop -x lig_amber.inpcrd

此時(shí)會(huì)生成一個(gè)amb2gmx的文件夾，文件夾中包含了模擬需要的所有文件例如分子結(jié)構(gòu)，力場(chǎng)參數(shù)和mdp文件，該參數(shù)基于GAFF力場(chǎng)，準(zhǔn)確性得到了許多相關(guān)工作的驗(yàn)證

1. 使用gaussian計(jì)算分子電荷計(jì)算電荷之前，我們需要使用生成力場(chǎng)參數(shù)之前的mol2文件，該mol2文件可以通過(guò)使用GaussView或者其他的類似軟件匯智，這個(gè)文件是分子的構(gòu)型文件，包含了分子的原子位置和成鍵信息

然后通過(guò)使用gaussian計(jì)算擬合得到分子的RESP電荷，最終將原子電荷寫(xiě)入之前生成的力場(chǎng)文件中得到最終可用來(lái)執(zhí)行模擬的力場(chǎng)文件。

上圖中charge便是使用gaussian計(jì)算得到的RESP電荷。

本文主要向大家介紹了一種進(jìn)階版的聯(lián)合使用ambertools和gaussian得到精確度較高的力場(chǎng)參數(shù)文件，并提供了一些可以直接使用的指令。但是在生成力場(chǎng)和電荷的時(shí)候，根據(jù)分子特征還要進(jìn)行許多調(diào)整得到適合這個(gè)分子的具體參數(shù)，例如在計(jì)算電荷時(shí)使用什么基組和泛函進(jìn)行計(jì)算等等，這些選擇的合適與否會(huì)直接影響到計(jì)算精度和結(jié)果。

最后，如果有相關(guān)MD需求，歡迎通過(guò)公眾號(hào)“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)