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分子ソフト＆インフォマティクス
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DS CHARMm

低分子リガンドから多成分の生体分子複合体まで、分子のエネルギーやダイナミクスを計算

標準的な最小化および動力学の機能と、基準振動計算、相関分析、量子力学および分子力学の複合的手法(QM/MM)等の高度な機能を統合した、高い評価と幅広い支持を得ているシミュレーションパッケージです。

CHARMmは、分子内の原子に関する力場パラメータを量子化学によって作成した力場エンジンを用いていおり、評価の高い力場2-9とその手法により、以下に示す様々な計算を可能にしています。

  • 相互作用エネルギー、コンフォメーションエネルギー
  • 局所極小値
  • 回転障壁
  • 時間依存性動力学的挙動
  • 振動数

充分に検証されている力場 (CHARMm、charmm27、charmm22、charmm19)や、Poisson-Boltzmann (PB)、Generalized Born、Generalized Born with molecular volume (GBMV)、Generalized Born with simple switching (GBSW)などの溶媒モデルを活用することができます。


タンパクの放射状分布関数

水中でのクランビン分子（Na＋とCl－によって総荷電を調整）に関する分子動力学計算（0.20 ps）
Insight II 2005の新機能であるParticle Mesh Ewald法を用いることで，遠距離の静電相互作用の正確な取り扱いが可能となりました。タンパクの放射状分布関数の計算には DeCipher moduleを用いました。

分子力学と分子動力学

エネルギー最小化
  • アルゴリズム：steepest descents、conjugate gradient、Powell、Newton-Raphson、adopted basis-set Newton-Raphson
  • 収束判定基準：RMS勾配、ステップサイズ、エネルギー変化
分子動力学
  • Langevin Dynamics
  • Stochastic boundary Dynamics
  • 等温や等圧のDynamics
積算手法
  • Verlet
  • leapfrog
  • velocity Verlet
  • Multiple time step algorithms
温度調整
  • Velocity scaling
  • Berendsen temperature bath
  • Nose-Hoover dynamics
NVT, NPT, NVEなどのアンサンブル
拘束条件
  • fixed atom
  • harmonic atom
  • dihedral
  • internal coordinatev
  • distance
  • SHAKE
  • quartic droplet constraints
Non-Bond計算
  • switching/shifting function
  • グループベースカットオフ設定
周期境界条件
  • 極性を持つ水素を含むすべての原子モデルをサポート
  • 特異な分子や残基に対するパラメーターセットおよびトポロジーファイル修正
  • 分子構造への水素付加

解析オプション

構造
  • 強力な座標操作コマンド：剛体RMS比較、再配置、質量重み、回転半径の計算、スケーリング
  • 内部座標分析のための強力なコマンド
  • 分子体積と分子表面の計算
  • 溶媒平滑化プロパティ計算
  • 動力学軌跡を用いた相関関数分析
  • コンフォメーション変化のような与えられた軌跡に対する反応座標の特定
エネルギー特性
  • あらゆる2原子間の相互作用エネルギー
  • 水素結合エネルギー
基準振動解析
  • 原子や内部座標（internal coordinates）のゆらぎの分析
  • 1つないし2つのモードでのエネルギー表面の探索
  • あらゆる対象性の空間群をもつ結晶の解析

DS CHARMm に関連する用語

QM/MM 極性 周期境界条件 水素結合 タンパク質 ドッキング ファーマコフォア 分子動力学 velocity scaling ホモロジー リガンド 力場 力場パラメータ

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