QM / MM图片

计算生物物理学 & 生物工程部分
加州理工学院物理学系,硕士

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gmx-3.3.1 _qmmm-1.3.2 bug修复(有关MM-layering) gmx-3版本.3.1 _qmmm-1.3.1 Last Updated: August 1, 2008
CPMD-3.11.1 链接到官方CPMD源代码(免费)QM/MM与Gromacs-3.3.1 Version Released: March 2006
QM / MM的例子 以水二聚体、乙烷、BH4-TIP4P、咪唑- co和血红素-咪唑- co为例 发布日期:2006年7月19日

介绍

Gromacs-CPMD QMMM界面简介

该界面可用于执行能量最小化, Molecular Dynamics Simulation, Proton Transfer Reaction, 有偏质子转移反应与格罗马克伞式采样势, 过渡态搜索, 等. 更多信息在安装指南一节的末尾给出

注意: 这个界面是用来与所有原子力场进行杂化的. For Gromos united atom ff, 尽管据推测它可以与QM原子定义的一些操作一起使用(见下面的统一项目), it has never been pursued.

 

安装指南

如何配置, 制作并安装上述的Gromacs版本,以使CPMD接口生效

上面提供的与QMMM兼容的Gromacs包和CPMD包需要单独安装在系统中. The configuration of gmx-3.3.1 _qmmm-1.3.2就像在Gromacs中,但需要qmmm旗帜:'- with-qmm -cpmd'. configure标志'——with-qmm - CPMD '激活Gromacs中的CPMD相关代码. To install, entering your gmx-3.3.1 _qmmm-1.3.2 folder use the following:

配置——with-qmm -cpmd[你可以使用额外的配置标志,因为你需要]
使
制作安装

如何编译CPMD

按照CPMD中的常见编译步骤. 请确保不要使用任何QMMM选项,因为CPMD中的QMMM选项是用于与GROMOS接口的.

如何启动QMMM运行

Using '使_ndx' create index.在ndx文件中添加[QM]组(参见提供的示例). 注:QM原子的id应与 .gro文件的Gromacs.

确保您的工作目录,其中有您的 .pdb或 .gro或 .Top,包含以下文件:

  1. 指数.ndx' (as mentioned above)
  2. “CPMD_inp.tmpl', (supplied; may need to be edited for new CPMD atom/Pseudo-Potential types)
  3. '运行cpmd' (supplied; edit to suit your CPMD 运行) and
  4. 所有CPMD的伪电位文件,CPMD将在运行时寻找.

现在,为CPMD的grompp指令编辑mdp文件(参见示例中的rgmx脚本).

最后, 从Gromacs的SHAKE列表中移除QM原子(它将原子限制在某些固定的键长), 在拓扑文件中设置BONDTYPE为5. 这可以通过打开适当的文件并将作为QM系统一部分的所有原子的bond部分的第三列更改为5来实现.

You are now all set for qmmm. Execute the rgmx script; grompp will setup the qmmm environment and md运行 will invoke CPMD once cpmd executable cpmd.可以从当前的工作目录访问X.

如何选择链接原子

一旦你选择了[QM],链接原子就会被界面代码自动设置. 现在代码只支持横切C-C键. 如果您需要切断其他bond类型和添加额外的链接选项,您可以美高梅mgm1888.

Gromacs如何访问CPMD和QMMM杂交

首先,grompp通过mdp文件参数设置QMMM环境(参见rgmx脚本). 当调用mmd运行时,qmmm接口调用将创建CPMD输入文件CPMD_inp.运行, 一个空文件QMSTART,并通过'运行cpmd'文件中的命令调用cpmd(它应该在您的工作目录中. 如果您正在为CPMD使用并行版本, Runcpmd文件必须包含并行运行命令(参见提供的Runcpmd文件). 一旦CPMD完成它的任务,它就会将QM输出写入qmoutput中.然后创建一个空文件GMXCONTINUE并休眠. Gromacs continues with GMXCONTINUE. 这个过程重复.

How the MM info goes to QM

通过 &EXTELEC section of “CPMD_inp.运行的. The first part of “CPMD_inp.运行的包含QM信息,如果有链接原子的话. 此文件和 &EXTELEC部分在“md运行”期间自动创建,并在模拟/能量最小化的每个步骤更新坐标.

如何提供参数和指令来控制CPMD运行

The job is divided into two parts. 一些基本参数,如QM模拟盒大小, planewave-cutoff, Etc通过gromacs的MDP文件提供(请参阅示例中提供的'rgmx'脚本). 其他标准CPMD规格和伪电位类型, 总电荷, 自旋, 多重性, 等, 是通过一个名为CPMD_inp.TMPL(请参阅已完成的例子).

如何在Gromacs-CPMD QMMM中使用Gromos联合原子力场

据推测,QM中缺失的非极性氢可以通过以下方法来解决:i)将rtp文件中的残基复制为一种新的残基类型(将由QM处理),其中非极性氢原子被一种新的极性氢类型所取代. ii)并将这种新型氢的LJ系数设为零. If someone interested to test pl. 美高梅mgm1888.

Further information about this interface

该界面采用了MM原子点电荷的s波部分波展开式,避免了MM对QM的非物理极化. MM原子点电荷的s3p型扩展进一步发展,包括电荷-电荷, charge-dipole, H_QM/MM的电荷-四极相互作用将很快提交CPMD,预计将据此提供.

该界面将MM原子相对于每个QM原子分为三层,其中内层包含所选择的内层半径内的所有残基以及所有极性残基和离子,而不考虑它们与QM原子的距离. 因此, a cutoff of QMMM interactions with a inner_layer radius of (10-15 Angstroms) should provide a reasonable polarization effect on the QM by the MM considering that the polarizing effect of the non-polar residues in the intermediate and outer layers will not be appreciable as the Charge(QM)-Dipole(MM) interaction (1/r^2) decays faster than Coulomb (1/r). 然而, if you try to include the effects of the intermediate and outer layers through some updating frequencies (other than one; which means including full QMMM interaction) please check the conservation of energy whether it is satisfactory for your system.

In its current form, gmx-3.3.1 _qmmm-1.3.2包含其他QM代码的Gromacs接口(由 Dr. Gerrit Groenhof). 访问CPMD, 在配置时使用“——with-qmm -cpmd”标志是很重要的(如上所述). qmmm_project的手册中给出了QM/MM程序的详细信息,CPMD-3的手册中也有.11.1分布.

修复Bug

Gromacs Interface: The version gmx-3.3.1 _qmmm-1.3.1在函数set_MM_layers()中有一个拼写错误,这导致MM层是基于第一个QM原子而不是所有的QM原子来决定的. 此错误由 马吕斯Retegan has been fixed in the version gmx-3.3.1 _qmmm-1.3.2 (last updated on August 1, 2008).

CPMD:如果你有兴趣考虑中间层和外层MM层对QM的影响, you need the following fixes in CPMD-3.11.1.

  1. 在egointer的第784行.F,将QINTM(2,I)指标改为(3,I)
  2. 在egointer的808行.F,将QOUTR(2,I)的索引改为(3,I)
  3. 在eextern的249行.F,将QINTM(2,I)指标改为(3,I)
  4. 在外传小说的290行.F,将QOUTR(2,I)的索引改为(3,I)

 

确认

Cheers from the Gromacs-CPMD QM/MM team. 享受您与CPMD/Gromacs的质量管理/MM,并在以下提供您的反馈/建议以进一步改进 biswas.pk@gmail.com.

引用: P. K. Biswas和V. Gogonea J. 化学. ,卷.123 pp.1 (2005)

Code Development and Maintainance: The code was developed by P. K. Biswas同时 Gogonea集团 获得DoE的财政支持:赠款# DE-FG02-03ER15462. QMMM代码现在由计算生物物理学维护 & 该研究所的生物工程研究小组组长是西格鲁博士. P. K. Biswas, Assistant Professor of 物理.

发展的支持: Sridhar Kalubandi, Kiran Tatapudi, and Robert Fiske; Gogonea集团, Cleveland State University, Ohio.

改进 & 维护支持:

  1. Dr. 阿克塞尔Kohlmeyer美国宾夕法尼亚大学分子模拟中心.
  2. Mr. Christian Seifert,德国波鸿大学生物物理系.
  3. Dr. Gerrit Groenhof马普生物物理化学研究所,德国.
  4. Mr. 马吕斯Retegan,法国分子部.
  5. Dr. 萨曼莎·詹金斯,西大学,Trollhättan,瑞典.

 

网页开发: Aritra Biswas

邮件列表及连结

Discussion/邮件列表(s): 1) gmx-users@gromacs.org 2) cpmd-list@cpmd.org

Link to the Home Page of: P. K. Biswas, Assistant Professor of 物理, MGM游戏 College; Spl. 志愿者,NHLBI /国家卫生研究院.

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