Gromacs模拟教程之力场和电荷处理

MD小生

Gromacs作为一个经典的分子动力学模拟软件，因其精度高，使用便捷等优点被广泛使用。众所周知，在分子动力学模拟中，保证模拟结果精确性的最重要因素之一就是力场的准确性，尤其是非键相互作用和电荷的准确性。对于核酸和蛋白质等体系，Gromacs拥有自带的力场包例如amber、charmm以及opls可以自动识别并提供相应的参数和电荷，这些参数经过开发者的测试具有较高准确性。但是对于一些非常见的分子例如配体等力场的构建，gromacs无法自动处理，需要我们额外处理。之前我们曾推荐过一个较好的力场生成工具()可以产生opls力场的作用参数。今天我们介绍一种产生适用性更强的基于ambertools的生成力场的方法。本次我们主要使用ambertool和gaussian来生成小分子力场参数和电荷。

安装ambertools，首先我们需要安装ambertools(下载网址)，在此向大家提供一种简单的安装方法：使用anaconda安装。

利用antechamber生成对应的mol2文件和预处理文件

_

在此可以看到使用antechamber的时候我们也可以计算BCC电荷，但是BCC电荷精确度不高，我们还是考虑使用gaussian产生精度较高的RESP或者RESP2电荷。运行之后会生成中间文件

使用parmchk2处理刚才生成的中间文件，此时会产生lig_

parmchk2-ilig__

lig_中包含一些质量成键键角和二面角信息

使用tleap工具产生力场参数以及使用acpype将力场参数转换为gromacs可用格式

acpype-plig__

此时会生成一个amb2gmx的文件夹，文件夹中包含了模拟需要的所有文件例如分子结构，力场参数和mdp文件，该参数基于GAFF力场，准确性得到了许多相关工作的验证

使用gaussian计算分子电荷计算电荷之前，我们需要使用生成力场参数之前的mol2文件，该mol2文件可以通过使用GaussView或者其他的类似软件汇智，这个文件是分子的构型文件，包含了分子的原子位置和成键信息

然后通过使用gaussian计算拟合得到分子的RESP电荷，最终将原子电荷写入之前生成的力场文件中得到最终可用来执行模拟的力场文件。

上图中charge便是使用gaussian计算得到的RESP电荷。

本文主要向大家介绍了一种进阶版的联合使用ambertools和gaussian得到精确度较高的力场参数文件，并提供了一些可以直接使用的指令。但是在生成力场和电荷的时候，根据分子特征还要进行许多调整得到适合这个分子的具体参数，例如在计算电荷时使用什么基组和泛函进行计算等等，这些选择的合适与否会直接影响到计算精度和结果。

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