在我们常见的体系中大量存在特殊的分子,有的是与蛋白质不直接共价结合的配体或未反应底物,有的是与氨基酸存在共价连接所构成的特殊氨基酸。这些特殊的单元并不能在Amber自带的标准力场数据库中直接调用现成的参数进行分子动力学模拟,因此我们需要为每一个特殊的体系构建自己需要的自定义分子力场。初版由范烁冰撰写于2016年,后经多年实践,勘误校订后总结成文。

1 非共价结合小分子力场搭建

1.1 小分子几何优化

通过上述两条路径我们都将得到需要制作用户自定义力场的小分子结构,依照所用计算机集群与小分子大小修改文件头部参数(下例中3处[ ]需要用户自行替换)

  1. [Your PPN]

    根据不同的计算机集群,所能使用的最大CPU核数存在差异:

    集群名称 节点名称 建议使用CPU核数
    超算 CPU 40
    超算 Small 20
    新教学服务器 fat01,fat05 40
    新教学服务器 cu05-08 36
    新教学服务器 cu01-04 32
    新教学服务器 fat02-04 20
    新曙光 node12-15 24
    新曙光 node11 20
  2. [method]

    根据小分子体系的大小选用合适的计算精度

    体系大小 关键词
    Atoms 100+ PM6 em=GD3
    Atoms 50+ HF/6-31G*
    Atoms 50- b3lyp/6-31G(d,p)
  3. [Charge 1]

    根据体系的带电与否调整电荷信息保证电荷自旋多重度为1

%chk=Substrate.chk
%mem=4GB
%nprocs=[Your PPN]
%Lindaworkers=1
#p opt [method] geom=connectivity

Substrate

[Charge 1]
Atom1    X   Y   Z
Atom2    X   Y   Z
Atom2    X   Y   Z
...

提交任务Submit[-SLM] Substrate.gjf(超算Pi为Submit-SLM 其余为Submit)

1.2 小分子RESP电荷计算

%chk=Substrate-MK.chk
%mem=4GB
%nprocs=[Your PPN]
%Lindaworkers=1
#p [HF/6-31G* | b3lyp/6-311g(d,p)] SCF=Tight Pop=MK IOp(6/33=2,6/41=10,6/42=17) geom=connectivity
  
Substrate-MK
  
[Charge 1]
Atom1    X   Y   Z
Atom2    X   Y   Z
Atom2    X   Y   Z
...

*注释: 对于小体系可以通过#p opt HF/6-31G* SCF=Tight Pop=MK IOp(6/33=2,6/41=10,6/42=17)一步完成上述两步操作,但请注意确保你知道你在干什么的情况下使用合二为一法,新手请老老实实分开计算,不会多花你几分钟

1.3 小分子力场文件制作

parmchk2 -i Substrate.mol2 -f mol2 -o Substrate.frcmod -a Y

*注释:

  1. 全部力场制作过程中的文件名并不唯一,可根据自己的小分子缩写命名,原则保证自己看得懂,但不得修改文件后缀
  2. 对整个计算过程有更多深入了解需求的,参见Antechamber官方软件包介绍Antechamber官方示例
  3. 由于软件更新,您所使用的软件名称或语句用法会有细微变化,如不能使用请自行查阅最新的官方说明

2 共价结合小分子力场搭建

2.1 小分子共价键修饰

2.2 mol2文件和力场文件生成

2.3 多余键连关系删除

常见报错汇总

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