| Hemija i Harvardska Makromolekularna Mehanika
| |
|---|---|
| Vrsta: | Molekulska dinamika |
| Licenca: | Projekat razvoja CHARMMa |
| Web stranica: | charmm.org |
CHARMM (Hemija i Harvardska Makromolekularna Mehanika) je ime grupe široko korišćenih polja sila za molekulsku dinamiku, a isto tako i ime softverskog paketa za molekulsko dinamičke simulacije i analizu.[1][2] CHARMM istraživački projekat uvrstava mrežu programera širom sveta koji rade sa Martinom Karplusom i njegovom grupom na Harvardu na razvoju i održavanju programa. Licence za ovaj softver su dostupne besplatno individuama i grupama koji se bave akademskim istraživanjem. Accelrys distribuira komercijalnu CHARMM verziju, koja se zove CHARMm (obratite pažnju na malo slovo).
CHARMM polja sila za proteine uključuju: ujedinjeni-atom (ponekad zvan "produženi atom") CHARMM19[3], sve-atomska verzija CHARMM22[4], i njegova varijanta sa popravljenim dihedralnim potencijalom CHARMM22/CMAP.[5] U CHARMM22 proteinskom polju sila, atomski parcijalni naboji su izvedeni is kvantnih hemijskih proračuna interakcija između modelovanih jedinjenja i vode. Osim toga, CHARMM22 je parametriziran za TIP3P eksplicitni model vode. I pored toga, on je frekventno korišćen sa implicitnim rastvaračima. 2006. godine, specijalna verzija CHARMM22/CMAP je reparametrizirana za konzistentnu upotrebu sa implicitnim rastvaračem, GBSW.[6]
Za DNK, RNK, i lipide, CHARM27[7] je korišćen. Neka polja sila se mogu kombinovati, na primer CHARMM22 i CHARMM27 za simulaciju protein-DNK vezivanja. Dodatno, parametri za NAD+, šećere, fluorisana jedinjenja, itd. mogu se preuzeti. Brojevi verzija polja sila se odnose na CHARMM verziju u kojoj su se prvo pojavili, ali mogu biti korišćeni sa kasnijim verzijama CHARMM izvršnog programa. Isto tako, ta polja sila se mogu koristiti u okviru drugih molekulsko dinamičkih programa.
2009. godine, generalno polje sila za molekule poput lekova (CGenFF) je uvedeno. Ono pokriva široki opseg hemijskih grupa prisutnih u biomolekulima i molekulima poput lekova, uključujući veliki broj hetero-cikličnih osnova.[8] Generalno polje sila je dizajnirano da pokriva bilo koju kombinaciju hemijskih grupa. To neizbežno dolazi sa cenom smanjene tačnosti reprezentacije bilo koje specifične pod-klase molekula. Korisnici se uzastopno upozoravaju na MacKarellovom vebsajtu da ne koriste CGenFF parametre za molekule za koje specijalizovana polja sila već postoje (to su kao što je napomenuto proteini, nukleinske kiseline, itd).
CHARMM isto tako sadrži polarizabilna polja sila koja su formirana koristeći dva pristupa. Jedan je baziran na modelu fluktuirajućeg napona (FQ), koji je isto poznat kao ekvilibracija napona (CHEQ).[9][10] Drugi je baziran na Drudeovom modelu oscilatora disperzije [11][12]
Parametri za sva ova polja sila su slobodno dostupni.[13]
CHARMM program omogućava izvođenje i analizu širokog kruga molekularnih simulacija. Najosnovnija vrste simulacija su minimizacija date strukture, i računanje trajektorije molekularne dinamike. Savršenije vrste su perturbacija slobodne energije (engl. FEP), procena kvazi-harmonične entropije, korelaciona analiza, i kombinovani kvantni i molekulsko mehanički (QM/MM) metodi.
CHARMM je jedan od najstarijih programa molekularne dinamike. On je akumulisao ogroman broj osobina, neke od njih su duplicirane pod nekoliko naredbi sa malim varijacijama. To je neizbežan rezultat velikog broja pogleda i grupa koje rade na CHARMMu širom sveta. Imena i afiliacije glavnih kontributora se mogu naći u dnevniku promena Arhivirano 2007-09-07 na Wayback Machine-u kao i u CHARMM izvornom kodu. Učešće i koordinacija grupe Čarlsa L. Bruksa III sa Mičigenskog univerziteta je vidna.