Amber 12 Reference Manual

350 Pages·2012·3.55 MB·English

Amber 12
Reference Manual

Amber 12
Reference Manual
Principalcontributorstothecurrentcodes:
DavidA.Case(RutgersUniversity) JianLiu(Berkeley)
TomDarden(OpenEye) XiongwuWu(NIH)
ThomasE.CheathamIII(Utah) ScottR.Brozell(Rutgers)
CarlosSimmerling(StonyBrook) ThomasSteinbrecher(Karlsruhe)
JunmeiWang(UTSouthwesternMedicalCenter) HolgerGohlke(Düsseldorf)
RobertE.Duke(NIEHSandUNC-ChapelHill) QinCai(UCIrvine)
RayLuo(UCIrvine) XiangYe(UCIrvine)
RossC.Walker(SDSC,UCSD) JunWang(UCIrvine)
WeiZhang(UTHouston) Meng-JueiHsieh(UCIrvine)
KennethM.Merz(Florida) GuangleiCui(StonyBrook)
BenjaminP.Roberts(Florida) DanielR.Roe(RutgersUniversity)
SethHayik(Florida) DavidH.Mathews(Rochester)
AdrianRoitberg(Florida) MatthewG.Seetin(Rochester)
GustavoSeabra(Recife,Brazil) RomeliaSalomon-Ferrer(SDSC,UCSD)
JasonSwails(Florida) CelesteSagui(NorthCarolinaState)
AndreasW.Götz(SDSC,UCSD) VolodymyrBabin(NorthCarolinaState)
IstvánKolossváry(BudapestandD.E.Shaw) TylerLuchko(RutgersUniversity)
KimF.Wong(Pitt) SergeyGusarov(NINT)
FrancescoPaesani(UCSanDiego) AndriyKovalenko(NINT)
JiriVanicek(EPL-Lausanne) PeterA.Kollman(UCSanFrancisco)
RomainM.Wolf(Novartis)
Additionalkeycontributorstoearlierversions:
DavidA.Pearlman(UCSanFrancisco) BingWang(Florida)
RobertV.Stanton(UCSanFrancisco) ChunhuTan(UCIrvine)
JedPitera(UCSanFrancisco) LijiangYang(UCIrvine)
IrinaMassova(UCSanFrancisco) ChristianSchafmeister(Pitt)
AilanCheng(PennState) WilsonS.Ross(UCSanFrancisco)
JamesJ.Vincent(PennState) RandallRadmer(UCSanFrancisco)
PaulBeroza(Telik) GeorgeL.Seibel(UCSanFrancisco)
VickieTsui(TSRI) JamesW.Caldwell(UCSanFrancisco)
MikeCrowley(NREL) U.ChandraSingh(UCSanFrancisco)
JohnMongan(UCSanDiego) PaulWeiner(UCSanFrancisco)
Formoreinformation,pleasevisithttp://ambermd.org/contributors
1
Acknowledgments
ResearchsupportfromDARPA,NIHandNSFforPeterKollmanisgratefullyacknowledged,
asissupportfromNIH,NSF,ONRandDOEforDavidCase. UseofthefacilitiesoftheUCSF
Computer Graphics Laboratory (Thomas Ferrin, PI) is appreciated. The pseudocontact shift
codewasprovidedbyIvanoBertinioftheUniversityofFlorence. WethankChrisBaylyand
Merck-Frosst, Canada for permission to include charge increments for the AM1-BCC charge
scheme.Manypeoplehelpedaddfeaturestovariouscodes;thesecontributionsaredescribedin
thedocumentationfortheindividualprograms;seealsohttp://ambermd.org/contributors.html.
RecommendedCitations:
• WhencitingAmber12intheliterature,thefollowingcitationshouldbeused:
D.A. Case, T.A. Darden, T.E. Cheatham, III, C.L. Simmerling, J. Wang, R.E. Duke, R.
Luo,R.C.Walker,W.Zhang,K.M.Merz,B.Roberts,S.Hayik,A.Roitberg,G.Seabra,
J.Swails,A.W.Götz,I.Kolossváry,K.F.Wong,F.Paesani,J.Vanicek,R.M.Wolf,J.Liu,
X.Wu,S.R.Brozell,T.Steinbrecher,H.Gohlke,Q.Cai,X.Ye,J.Wang,M.-J.Hsieh,G.
Cui, D.R. Roe, D.H. Mathews, M.G. Seetin, R. Salomon-Ferrer, C. Sagui, V. Babin, T.
Luchko,S.Gusarov,A.Kovalenko,andP.A.Kollman(2012),AMBER12,Universityof
California,SanFrancisco.
Thehistoryofthecodesandabasicdescriptionofthemethodscanbefoundintwopapers:
• D.A. Pearlman, D.A. Case, J.W. Caldwell, W.S. Ross, T.E. Cheatham, III, S. DeBolt,
D.Ferguson,G.Seibel,andP.Kollman. AMBER,apackageofcomputerprogramsfor
applyingmolecularmechanics,normalmodeanalysis,moleculardynamicsandfreeen-
ergycalculationstosimulatethestructuralandenergeticpropertiesofmolecules. Comp.
Phys. Commun. 91,1-41(1995).
• D.A.Case,T.Cheatham,T.Darden,H.Gohlke,R.Luo,K.M.Merz,Jr.,A.Onufriev,C.
Simmerling,B.WangandR.Woods. TheAmberbiomolecularsimulationprograms. J.
Computat. Chem. 26,1668-1688(2005).
PeterKollmandiedunexpectedlyinMay,2001. WededicateAmbertohismemory.
CoverIllustration
The cover image represents the allosteric changes in the transcriptional repressor protein
Staphylococcus aureus CzrA upon binding of Zn(II). As Zn(II) binds DNA bound apo-CzrA
(upperrightimage)theDNAbindingaffinityisreducedby4ordersofmagnitudeandthestruc-
ture of CzrA switches from a +“closed” conformation to an “open” conformation facilitating
its release from DNA (lower left image). See http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja208047b.
ImagecreatedbyM.NihanUcisik,DhruvaChakravortyandKennethM.Merz,Jr.
2
Contents
Contents 3
1. Introduction 9
1.1. Whattoreadnext . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2. InstallationofAmber12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3. Basictutorials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2. Sanderbasics 13
2.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2. Fileusage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3. Exampleinputfiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.4. Overviewoftheinformationintheinputfile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.5. Generalminimizationanddynamicsparameters . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.5.1. Generalflagsdescribingthecalculation . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.5.2. Natureandformatoftheinput . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.5.3. Natureandformatoftheoutput . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.5.4. Frozenorrestrainedatoms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.5.5. Energyminimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.5.6. Moleculardynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.5.7. Temperatureregulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.5.8. Pressureregulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.5.9. SHAKEbondlengthconstraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.5.10. Watercap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.5.11. NMRrefinementoptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.5.12. EMAPconstraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.6. Potentialfunctionparameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.6.1. Genericparameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.6.2. ParticleMeshEwald . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.6.3. UsingIPSforthecalculationofnonbondedinteractions . . . . . . . . 33
2.6.4. Extrapointoptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.6.5. Polarizablepotentials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.6.6. DipolePrinting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.7. DetailedMPITimings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.7. Varyingconditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.8. Fileredirectioncommands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.9. Gettingdebugginginformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3
CONTENTS
3. Forcefieldmodifications 47
3.1. TheGeneralizedBorn/SurfaceAreaModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.1.1. GB/SAinputparameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.1.2. ALPB(AnalyticalLinearizedPoisson-Boltzmann) . . . . . . . . . . . 53
3.2. PBSA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.3. ReferenceInteractionSiteModelofMolecularSolvation . . . . . . . . . . . . 55
3.3.1. MultipleTimeStepMethodsfor3D-RISM . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.3.2. 3D-RISMinsander . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.4. EmpiricalValenceBond . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.4.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.4.2. Generalusagedescription . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.4.3. Biasedsampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.4.4. Quantizationofnucleardegreesoffreedom . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.4.5. DistributedGaussianEVB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.4.6. EVBinputvariablesandinterdependencies . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.5. TheAMOEBAforcefield. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.6. QM/MMcalculations: Semi-empiricalmethods . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.6.1. ThehybridQM/MMpotential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.6.2. TheQM/MMinterfaceandlinkatoms . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.6.3. AreformulatedQM/MMinterfaceforPM3 . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.6.4. GeneralizedBornimplicitsolvent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.6.5. EwaldandPME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.6.6. HintsforrunningsuccessfulQM/MMcalculations . . . . . . . . . . . 85
3.6.7. GeneralQM/MM&qmmmNamelistVariables . . . . . . . . . . . . . 86
3.6.8. LinkAtomSpecificQM/MM&qmmmNamelistVariables . . . . . . . 90
3.7. QM/MMcalculations: abinitioandDFTmethods . . . . . . . . . . . . . . . . 91
3.7.1. Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
3.7.2. GeneralRemarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.7.3. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.7.4. PerformanceConsiderations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.7.5. Parallelization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.7.6. Usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.8. ChargeRelocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
3.8.1. PreparingInputFilesforChargeRelocation . . . . . . . . . . . . . . . 107
4. Samplingandfreeenergies 113
4.1. Thermodynamicintegration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.1.1. Basicinputsforthermodynamicintegration . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.1.2. SoftcorePotentialsinThermodynamicIntegration . . . . . . . . . . . 118
4.1.3. CollectingpotentialenergydifferencesforFEPcalculations . . . . . . 120
4.2. Umbrellasampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
4.3. Self-GuidedLangevindynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.4. TargetedMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
4.5. Multiply-TargetedMD(MTMD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
4.5.1. Variablesinthe&tgtnamelist: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
4
CONTENTS
4.6. SteeredMolecularDynamics(SMD)andtheJarzynskiRelationship . . . . . . 128
4.6.1. Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
4.6.2. Implementationandusage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
4.7. ReplicaExchangeMolecularDynamics(REMD) . . . . . . . . . . . . . . . . 130
4.7.1. RunningREMDsimulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
4.7.2. RestartingREMDsimulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
4.7.3. Contentoftheoutputfiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
4.7.4. Majorchangesfromsanderwhenusingreplicaexchange . . . . . . . . 133
4.7.5. Cautionswhenusingreplicaexchange . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
4.7.6. Replicaexchangeexample . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
4.7.7. Replicaexchangeusingahybridsolventmodel . . . . . . . . . . . . . 136
4.7.8. ReservoirREMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
4.7.9. Hamiltonianreplicaexchange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
4.7.10. RXSGLD:ReplicaexchangeusingSelf-GuidedLangevinDynamics. . 143
4.8. AdaptivelybiasedMD,steeredMD,andumbrellasamplingwithREMD . . . . 144
4.8.1. Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
4.8.2. ReactionCoordinates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
4.8.3. SteeredMolecularDynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
4.8.4. Umbrellasampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
4.8.5. AdaptivelyBiasedMolecularDynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
4.9. Nudgedelasticbandcalculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.9.1. Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.9.2. PreparinginputfilesforNEB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.9.3. InputVariables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.9.4. ImportantConsiderationsforNEBSimulations . . . . . . . . . . . . . 158
4.10.AcceleratedMolecularDynamics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
4.10.1. Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
4.10.2. AMDimplementationinAmber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
4.10.3. PreparingasystemforAMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
4.10.4. SampleinputfileforAMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
4.10.5. Furtherinformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
4.11.ConstantpHcalculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
4.11.1. Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
4.11.2. PreparingasystemforconstantpH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
4.11.3. RunningatconstantpH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
4.11.4. AnalyzingconstantpHsimulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
4.11.5. ExtendingconstantpHtoadditionaltitratablegroups . . . . . . . . . . 166
4.12.Low-MODe(LMOD)methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
4.12.1. XMIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
4.12.2. LMOD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
5
CONTENTS
5. Quantumdynamics 173
5.1. Path-IntegralMolecularDynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
5.1.1. Generaltheory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
5.1.2. HowPIMDworksinAmber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
5.2. CentroidMolecularDynamics(CMD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
5.2.1. Implementationandinput/outputfiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
5.2.2. Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
5.3. RingPolymerMolecularDynamics(RPMD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
5.3.1. Inputparameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
5.3.2. Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
5.4. Linearizedsemiclassicalinitialvaluerepresentation . . . . . . . . . . . . . . . 183
5.4.1. Experimentalobservablesandthermalcorrelationfunctions . . . . . . 183
5.4.2. Linearizedsemiclassicalinitialvaluerepresentation . . . . . . . . . . . 183
5.4.3. LocalGausssianapproximation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
5.4.4. InputparametersforLSC-IVRinAmber . . . . . . . . . . . . . . . . 185
5.5. ReactiveDynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
5.5.1. Pathintegralquantumtransitionstatetheory. . . . . . . . . . . . . . . 189
5.5.2. QuantumInstanton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
5.6. Isotopeeffects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
5.6.1. Thermodynamicintegrationwithrespecttomass . . . . . . . . . . . . 193
5.6.2. Amberimplementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
5.6.3. Equilibriumisotopeeffects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
5.6.4. Kineticisotopeeffects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
5.6.5. EstimatingthekineticisotopeeffectusingEVB/LES-PIMD . . . . . . 197
6. NMR,X-ray,andcryo-EM/ETrefinement 199
6.1. Distance,angleandtorsionalrestraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
6.1.1. Variablesinthe&rstnamelist: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
6.2. NOESYvolumerestraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
6.3. Chemicalshiftrestraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
6.4. Pseudocontactshiftrestraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
6.5. Directdipolarcouplingrestraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
6.6. ResidualCSAorpseudo-CSArestraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
6.7. PreparingrestraintfilesforSander . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
6.7.1. Preparingdistancerestraints: makeDIST_RST . . . . . . . . . . . . . 217
6.7.2. Preparingtorsionanglerestraints: makeANG_RST . . . . . . . . . . . 219
6.7.3. Chiralityrestraints: makeCHIR_RST . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
6.7.4. Directdipolarcouplingrestraints: makeDIP_RST . . . . . . . . . . . . 222
6.7.5. fantasian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
6.8. GettingsummariesofNMRviolations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
6.9. Time-averagedrestraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
6.10.MultiplecopiesrefinementusingLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
6.11.Somesampleinputfiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
6.11.1. 1. SimulatedannealingNMRrefinement . . . . . . . . . . . . . . . . 226
6.11.2. PartoftheRST.ffilereferredtoabove . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
6
CONTENTS
6.11.3. 3. SampleNOESYintensityinputfile . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
6.11.4. Residualdipolarrestraints,preparedbymakeDIP_RST: . . . . . . . . 229
6.11.5. Amorecomplicatedconstraint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
6.12.X-rayCrystallographyRefinementusingSANDER . . . . . . . . . . . . . . . 230
6.13.EMAPconstraintsusingSANDER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
7. PMEMD 235
7.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
7.2. Functionality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
7.3. PMEMD-specificnamelistvariables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
7.4. Slightlychangedfunctionality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
7.5. Parallelperformancetuningandhints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
7.6. Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
7.7. GPUAcceleratedPMEMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
7.7.1. NewFeaturesinAMBER12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
7.7.2. SupportedFeatures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
7.7.3. SupportedGPUs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
7.7.4. AccuracyConsiderations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
7.7.5. InstallationandTesting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
7.7.6. RunningGPUAcceleratedSimulations . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
7.7.7. ConsiderationsforMaximizingGPUPerformance . . . . . . . . . . . 247
7.8. Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
8. LES 251
8.1. PreparingtouseLESwithAmber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
8.2. UsingtheADDLESprogram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
8.3. MoreinformationontheADDLEScommandsandoptions . . . . . . . . . . . 255
8.4. Usingthenewtopology/coordinatefileswithSANDER . . . . . . . . . . . . . 257
8.5. UsingLESwiththeGeneralizedBornsolvationmodel . . . . . . . . . . . . . 257
8.6. Casestudies: ExamplesofapplicationofLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
8.6.1. Enhancedsamplingforindividualfunctionalgroups: Glucose . . . . . 258
8.6.2. Enhancedsamplingforasmallregion: ApplicationofLEStoanucleic
acidloop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
8.6.3. Improvingconformationalsamplinginasmallpeptide . . . . . . . . . 260
Bibliography 263
Bibliography 263
Index 305
A. NamelistInputSyntax 313
B. GROUPSpecification 315
C. ambmask 319
7
CONTENTS
D. MM_PBSA 323
D.1. Generalinstructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
D.2. Inputexplanations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
D.2.1. General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
D.2.2. EnergyDecompositionParameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
D.2.3. Poisson-BoltzmannParameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
D.2.4. MolecularMechanicsParameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
D.2.5. GeneralizedBornParameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
D.2.6. MolsurfParameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
D.2.7. NMODEParameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
D.2.8. ParametersforSnapshotGeneration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
D.2.9. ParametersforAlanineScanning. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
D.2.10.TrajectorySpecification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
D.3. AuxiliaryprogramsusedbyMM_PBSA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
D.4. APBSasanalternatePBsolverinSander . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
E. EVBoutputfilespecifications 335
F. DistributedGaussianEVBformatspecifications 339
F.1. Cartesiancoordinaterepresentation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
F.2. Internalcoordinaterepresentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
G. AMBERTrajectoryNetCDFFormat 343
G.0.1. Programbehavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
G.0.2. NetCDFfileencoding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
G.0.3. Globalattributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
G.0.4. Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
G.0.5. Labelvariables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
G.0.6. Datavariables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
G.0.7. Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
8