使用Amber计算单点能三步走

技术背景

Amber是一个在分子动力学中非常常用的一个软件，可以用于进行分子动力学模拟计算，可以与一些软件配合进行增强采样。这里我们简单介绍一下如何使用Amber去计算一个分子构象的单点势能值，及其对应的能量分量。

第一步：构造力场文件

首先我们需要运行tleap，加载一个力场，例如这里加载的是ff99SB的力场。同时准备一个待模拟的pdb文件，load完成后，可以直接存储为prmtop文件和inpcrd文件，这两个文件是Amber在匹配了pdb文件之后，从力场文件中对应搜索出来的参数文件，可以用于后续的分子动力学模拟过程。

$ tleap
-I: Adding /home/dechin/anaconda3/envs/AmberTools21/dat/leap/prep to search path.
-I: Adding /home/dechin/anaconda3/envs/AmberTools21/dat/leap/lib to search path.
-I: Adding /home/dechin/anaconda3/envs/AmberTools21/dat/leap/parm to search path.
-I: Adding /home/dechin/anaconda3/envs/AmberTools21/dat/leap/cmd to search path.

Welcome to LEaP!
(no leaprc in search path)
> source oldff/leaprc.ff99SB
----- Source: /home/dechin/anaconda3/envs/AmberTools21/dat/leap/cmd/oldff/leaprc.ff99SB
----- Source of /home/dechin/anaconda3/envs/AmberTools21/dat/leap/cmd/oldff/leaprc.ff99SB done
Log file: ./leap.log
Loading parameters: /home/dechin/anaconda3/envs/AmberTools21/dat/leap/parm/parm99.dat
Reading title:
PARM99 for DNA,RNA,AA, organic molecules, Polariz.& LP incl.02/04/99
Loading parameters: /home/dechin/anaconda3/envs/AmberTools21/dat/leap/parm/frcmod.ff99SB
Reading force field modification type file (frcmod)
Reading title:
Modification/update of parm99.dat (Hornak & Simmerling)
Loading library: /home/dechin/anaconda3/envs/AmberTools21/dat/leap/lib/all_nucleic94.lib
Loading library: /home/dechin/anaconda3/envs/AmberTools21/dat/leap/lib/all_amino94.lib
Loading library: /home/dechin/anaconda3/envs/AmberTools21/dat/leap/lib/all_aminoct94.lib
Loading library: /home/dechin/anaconda3/envs/AmberTools21/dat/leap/lib/all_aminont94.lib
Loading library: /home/dechin/anaconda3/envs/AmberTools21/dat/leap/lib/ions94.lib
Loading library: /home/dechin/anaconda3/envs/AmberTools21/dat/leap/lib/solvents.lib
> pro = loadpdb case2_sponge.pdb
Loading PDB file: ./case2_sponge.pdb
  total atoms in file: 2529
> check pro
Checking 'pro'....
Checking parameters for unit 'pro'.
Checking for bond parameters.
Checking for angle parameters.
check:  Warnings: 652
Unit is OK.
> saveamberparm pro case2_99.prmtop case2_99.inpcrd
Checking Unit.

Warning: There is a bond of 3.346 angstroms between C and N atoms:
-------  .R<TRP 125>.A<C 23> and .R<GLU 126>.A<N 1>

Warning: The unperturbed charge of the unit (1.000000) is not zero.

Note: Ignoring the warnings from Unit Checking.

Building topology.
Building atom parameters.
Building bond parameters.
Building angle parameters.
Building proper torsion parameters.
Building improper torsion parameters.
 total 497 improper torsions applied
Building H-Bond parameters.
Incorporating Non-Bonded adjustments.
Not Marking per-residue atom chain types.
Marking per-residue atom chain types.
  (Residues lacking connect0/connect1 -
   these don't have chain types marked:

        res     total affected

        CALA    1
        NGLU    1
  )
 (no restraints)

第二步：配置任务参数

因为我们只需要计算一步的能量，因此我们可以运行单步的分子动力学模拟，也可以运行单步的能量极小化，一般情况下能量极小化的配置文件会相对简单很多，因此这里我们就配置一个单步的能量极小化的操作。其中，截断半径我们设置的比较大，意味着是一个全连接的拓扑结构，蛋白分子内的所有原子都互为邻居。

energy minimization
 &cntrl
  imin=1,
  ntb=0,
  maxcyc=1,
  cut=9999.0,
 /

第三步：执行任务

准备好执行文件和参数文件之后，可以用sander直接开始运行，最终的输出结果会保存到命令行里面-o参数后面跟的文件中，一般配置为out文本文件。

$ sander -O -i min.in -o min_99.out -p case2_99.prmtop -c case2_99.inpcrd

总结概要

本文主要介绍了如何使用Amber来计算一个给定分子构象的pdb文件的单点势能值。基本流程可以分为三个步骤：首先从力场文件中去寻找对应于输入构象的力场参数，然后配置一个执行参数文件，最后使用这些保存下来的文件来计算分子单点能。

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本文首发链接为：https://www.cnblogs.com/dechinphy/p/amber-onesite.html

作者ID：DechinPhy

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