Amber力場二面角參數的解釋

文/Sobereva @北京科音    寫于約2008年

 

在xleap中edit parm99時，進入參數修改界面，每個參數都有介紹。在二面角參數設置中，PK/IDIVF就相當于那些amber參數中nonbond項第二列參數(即Vn/2，也稱作PK)除以第一列參數的值，第一列代表兩端原子數乘積(即redundancy，也稱作IDIVF)，所以PK/IDIVF意思相當于平均每二面角的勢壘。Vn代表的是二面角旋轉過程中勢能最高時值，即torional barrier。E_tors = (PK/IDIVF)*(1+cos(PN*phi-PHASE))

像這樣原子明確的二面角CT-CT-N-C，IDIVF都是1。而X-CT-CT-X這樣兩端可以是任意原子的，IDIVF是兩邊可以連接的原子數的乘積，比如這里CT每邊都可以任意連3個，所以IDIVF是3*3=9。此時PK項是指這9個扭轉項的總勢壘的一半。

在參數的二面角項，有的PN是負值(PN即n，調整周期性)，這代表繼續讀下面的值，重復的就累加上(前面讀了X-CT-CT-X這樣的任意原子的項不算重復)。負值和正值是等價的，因為cos是偶函數。比如

   redundancy(IDIVF) Vn/2(PK)  phase           PN(m或n)
 H1-CT-C -O    1    0.80          0.0            -1.         Junmei et al, 1999
 H1-CT-C -O    1    0.08        180.0             3.         Junmei et al, 1999

說明這種扭轉勢能項需要同時用兩個參數疊加才能擬合。

對于united-atom力場，比如frcmod.ff03ua，在parm99.dat中加入了C1、C2、C3三種原子類型和相應的參數，由于原子名不同，與ff99結合互不矛盾。C1代表CH原子團，C2代表CH2，C3代表CH3。united-atom力場的IDIVF數目不算H的，只算此原子上連的非氫的。所以乘的時候，C1算2，C2算1。比如X-CT-C2-X的IDIVF就是3*1=3。因為C2連了2個H，1個CT，只能和另外一個原子成鍵了。
例如X-CT-C2-X    3    1.40          0.0             3.

一般文獻給出力場參數都給出PK、phase、PN，有時給出IDIVF，如果沒給，比如原始amber力場文獻就沒給出，根據原子特點自己推理一下就知道了。

在parm99.dat的扭轉角列表后面，以X-X-C-O開始的那一堆，都是improper項，用于保持某些基團處于平面構型或者避免聯合原子出現消旋。improper項與普通二面角項不同，其勢壘高度不需要除以IDIVF，因此沒有IDIVF項。其中第三個原子指的就是平面中心的原子。