CHARMM (Chemie an Harvard Makromolekulare Mechanik) ist der Name eines weit verwendeten Satzes von Kraft-Feldern für die molekulare Dynamik sowie der Name für das molekulare mit ihnen vereinigte Dynamik-Simulierungs- und Analyse-Paket. Das CHARMM Entwicklungsprojekt schließt ein Netz von Entwicklern ein, die weltweit mit Martin Karplus und seiner Gruppe an Harvard arbeiten, um das CHARMM Programm zu entwickeln und aufrechtzuerhalten. Lizenzen für diese Software, sind für eine Gebühr, Leuten und Gruppen verfügbar, die in der Akademie arbeiten.

Die kommerzielle Version von CHARMM, genannt CHARMm (bemerken die Klein'M'), ist von Accelrys verfügbar.

CHARMM zwingen Felder

Die CHARMM-Kraft-Felder für Proteine schließen ein: Vereinigtes Atom (manchmal genannt "verlängertes Atom") CHARMM19, Vollatom CHARMM22 und sein zweiflächiges Potenzial hat verschiedenen CHARMM22/CMAP korrigiert. Im CHARMM22 Protein-Kraft-Feld wurden die teilweisen Atomanklagen aus Quant aus chemischen Berechnungen der Wechselwirkungen zwischen Musterzusammensetzungen und Wasser abgeleitet. Außerdem wird CHARMM22 für das TIP3P ausführliche Wassermodell parametrisiert. Dennoch wird es oft mit impliziten Lösungsmitteln verwendet. 2006 wurde eine spezielle Version von CHARMM22/CMAP für den konsequenten Gebrauch mit implizitem lösendem GBSW wiederparametrisiert.

Für die DNA, RNS und lipids, wird CHARMM27 verwendet. Einige Kraft-Felder, können zum Beispiel CHARMM22 und CHARMM27 für die Simulation der Schwergängigkeit der PROTEIN-DNA verbunden werden. Zusätzlich können Rahmen für NAD +, Zucker, fluorinated Zusammensetzungen, usw. heruntergeladen werden. Diese Kraft-Feldversionsnummern beziehen sich auf die CHARMM Version, wo sie zuerst erschienen sind, aber natürlich mit nachfolgenden Versionen des CHARMM rechtskräftigen Programms verwendet werden können. Ebenfalls können diese Kraft-Felder innerhalb anderer molekularer Dynamik-Programme verwendet werden, die sie unterstützen.

2009 wurde ein allgemeines Kraft-Feld für einem Rauschgift ähnliche Moleküle (CGenFF) eingeführt. Es "bedeckt eine breite Reihe der chemischen Gruppengegenwart in biomolecules und einem Rauschgift ähnlichen Molekülen einschließlich einer Vielzahl von heterocyclic Schafotten". Das allgemeine Kraft-Feld wird entworfen, um jede Kombination von chemischen Gruppen zu bedecken. Das kommt unvermeidlich mit einer Abnahme in der Genauigkeit, um jede besondere Unterklasse von Molekülen zu vertreten. Benutzer werden in der Website von Mackerell wiederholt ermahnt, die Rahmen von CGenFF für Moleküle nicht zu verwenden, für die spezialisierte Kraft-Felder bereits (wie oben erwähnt für Proteine, Nukleinsäuren, usw.) bestehen.

CHARMM schließt auch Polarizable-Kraft-Felder mit zwei Annäherungen ein. Man basiert auf der schwankenden Anklage (FQ) Modell, auch bekannt als Anklage-Äquilibrierung (CHEQ). Der andere basiert auf der Schale von Drude oder dem Streuungsoszillator-Modell.

Rahmen für alle diese Kraft-Felder können von der Website von Mackerell umsonst heruntergeladen werden.

CHARMM molekulares Dynamik-Programm

Das CHARMM Programm erlaubt Generation und Analyse einer breiten Reihe von molekularen Simulationen. Die grundlegendsten Arten der Simulation sind Minimierung einer gegebenen Struktur und Produktionsläufe einer molekularen Dynamik-Schussbahn.

Fortgeschrittenere Eigenschaften schließen freie Energieunruhe (FEP), quasiharmonische Wärmegewicht-Bewertung, Korrelationsanalyse und verbundenes Quant und molekulare Mechanik (QM/MM) Methoden ein.

CHARMM ist eines der ältesten Programme für die molekulare Dynamik. Es hat eine riesige Zahl von Eigenschaften angesammelt, von denen einige unter mehreren Schlüsselwörtern mit geringen Schwankungen kopiert werden. Das ist ein unvermeidliches Ergebnis der Vielzahl von Meinungen und Gruppen, die an CHARMM weltweit arbeiten. Die changelog Datei sowie der Quellcode von CHARMM ist gute Plätze, nach den Namen und Verbindungen der Hauptentwickler zu suchen. Die Beteiligung und Koordination durch die Gruppe von Charles L. Brooks III an der Universität Michigans sind hervorspringend.

Geschichte des Programms

1969 gab es beträchtliches Interesse am Entwickeln potenzieller Energiefunktionen für kleine Moleküle. CHARMM ist an der Gruppe von Martin Karplus an Harvard entstanden. Karplus und sein dann hat Student im Aufbaustudium Bruce Gelin entschieden, dass die Zeit reif war, ein Programm zu entwickeln, das es möglich machen würde, eine gegebene Aminosäure-Folge und eine Reihe von Koordinaten (z.B, von der Röntgenstrahl-Struktur) zu nehmen und diese Information zu verwenden, um die Energie des Systems als eine Funktion der Atompositionen zu berechnen. Karplus hat die Wichtigkeit von Haupteingängen in der Entwicklung (zurzeit namenlos) Programm einschließlich anerkannt

• Die Gruppe von Schneior Lifson am Institut von Weizmann, besonders von Arieh Warshel, der zu Harvard gegangen ist und sein konsequentes Kraft-Feld (CCF) Programm mit ihm gebracht hat;
• Die Gruppe von Harold Scheraga an der Universität von Cornell; und
• Bewusstsein der Pionierenergieberechnungen von Michael Levitt für Proteine

In den 1980er Jahren schließlich ist eine Zeitung erschienen, und CHARMM hat seinen öffentlichen Anfang gemacht. Das Programm von Gelin war bis dahin beträchtlich umstrukturiert worden. Für die Veröffentlichung hat Bob Bruccoleri den Namen HARMM präsentiert (Harvard Makromolekulare Mechanik), aber es ist passend nicht geschienen. So haben sie einen C für die Chemie hinzugefügt. Karplus hat gesagt: "Ich frage mich manchmal, ob der ursprüngliche Vorschlag von Bruccoleri als eine nützliche Warnung unerfahrenen Wissenschaftlern gedient hätte, die mit dem Programm arbeiten." CHARMM hat fortgesetzt zu wachsen, und die letzte Ausgabe des rechtskräftigen Programms wurde im August 2009 als CHARMM35b3 gemacht.

Das Laufen von CHARMM unter Unix/Linux

Die allgemeine Syntax, für das Programm zu verwenden, ist:

charmm-i filename.inp-o filename.out

: Der wirkliche Name des Programms (oder Schrift, die das Programm führt), auf dem Computersystem, das wird verwendet.

: Eine Textdatei, die die CHARMM-Befehle enthält. Es fängt durch das Laden der molekularen Topologien (Spitze) und Kraft-Feld (Durchschnitt) an. Dann lädt man die Kartesianischen Koordinaten der molekularen Strukturen (z.B von PDB Dateien). Man kann dann die Moleküle (das Hinzufügen hydrogens modifizieren, sekundäre Struktur ändernd). Die Berechnungsabteilung kann Energieminimierung, Dynamik-Produktion und Analyse-Werkzeuge wie Bewegung und Energiekorrelationen einschließen.

: Die Protokolldatei für den CHARMM läuft, zurückgeworfene Befehle und verschiedene Beträge der Befehl-Produktion enthaltend. Das Produktionsdruckniveau kann vergrößert oder im Allgemeinen vermindert werden, und Verfahren wie Minimierung und Dynamik haben Ausdruck-Frequenzspezifizierungen. Die Werte für die Temperatur, Energiedruck, sind usw. Produktion an dieser Frequenz.

CHARMM und Freiwilliger, der rechnet

Docking@Home, veranstaltet von der Universität Delawares, nimmt eines der Projekte, die eine opensource Plattform für die verteilte Computerwissenschaft, BOINC verwenden, CHARMM an, um die Atomdetails von Wechselwirkungen des Proteins-ligand in Bezug auf Simulationen von Molecular Dynamics (MD) und Minimierung zu analysieren.

Weltgemeinschaftsbratrost, der von IBM gesponsert ist, führt ein Projekt genannt Das Saubere Energieprojekt, das auch CHARMM verwendet.

Siehe auch

Außenverbindungen

• Website von Accelrys
• CHARMM Website mit der Dokumentation und den nützlichen Diskussionsforen
• CHARMM Tutorenkurs
• Website von MacKerell einschließlich eines Pakets von Kraft-Feldrahmen für CHARMM
• C.Brooks Website
• CHARMM Seite an Harvard
• Mehlschwitze-Website
• Website von Bernard R. Brooks Group
• Docking@Home
• CHARMM-GUI planen
• CHARMMing (CHARMM Schnittstelle und Grafik)
• CHARMM Tutorenkurs