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Amber
Amberとは
Amberは生体分子シミュレーションソフトウェアのひとつで、タンパク質の構造解析など世界中で広く使われています。創薬、材料、細胞など、限りない可能性を秘めています。Amberの名前はAssisted Model Building with Engergy Refinementの頭文字からとられています。ニュートンの古典力学に基づく分子動力学(Molecular Dynamics,MD)法による分子シミュレーションを行う上で必要なプログラムの総称です。2010年4月に、Amber 11がリリースされました。用途で大別して入力準備プログラム、シミュレーションプログラム、結果解析プログラムから構成されています。また、AmberにおけるGeneralized BornおよびPMEMDシミュレーションは、CUDA対応GPUを用いて高速化されてきました。
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Amberの基本機能
- 自由エネルギー摂動法や熱力学的積分法などによる自由エネルギー計算
- 溶媒中での自由エネルギー計算
- エネルギー極小化計算
- MDシミュレーション
- 原子間距離や角度の算出
- 温度因子(B-factor)の算出
- 構造変化や構造の揺らぎをみる根平均２乗偏差(RMSd)の算出
Amberの特長
溶媒理論3D-RISMとハミルトニアンレプリカ交換法が実装されたことで、計算の精密さが増し、かつより大規模な系での計算が可能となりました。また、構造立脚型の創薬に用いられています。細胞内の環境を再現し、結合自由エネルギーを定量的に求めることができます。GAUSSIANとの連携も可能です。
Amber11の新機能
2010年4月25日にリリースされたAmber11は、Amber10（2008年4月リリース）から大幅にアップデートされました。以下はAmber.orgに掲載されているAmber11の変更点の和約です。
- CMAP捩れポテンシャルを含む、固定電荷のCHARMM力場のほとんどに対応します。有機分子用の一般的なAmber力場(GAFF)もアップデートしています。
- ペプチドやたんぱく質に最適化された一般化ボルン溶媒モデルのパラメータが利用可能になりました。
- 数値的なポアソン-ボルツマン溶媒の取り扱いに拡張オプションができました。
- 溶媒効果を 3D-RISM 積分方程式モデルを用いて評価できるようになりました。Kovalenko-HirataらのClosure近似が使われています。
- 可視化ソフトとして、Chimera 及び UCSF DOCK との親和性が向上しています。
- ハミルトニアンを変更して、自由エネルギー計算を簡易化する手法が利用可能となりました。
- コンフォメーション遷移に対してエネルギー障壁の低い経路を探索する方法として、Nudged Elastic band 法を新しく実装しました。系の一部にのみ適用することも、explicitな溶媒シミュレーションに用いることもできます。
- pH 一定のシミュレーションと MMPB/SA 自由エネルギー計算のためのスクリプトがアップデートされました。
- 極性のある系についての IPS(Isotropic periodic sum)法と同時に、それと対になる IPS-DFFT 法が実装されました。
- pmemdを用いた MD シミュレーションで NVIDIAのGPU を利用可能となりました。CPU での計算にくらべ、大幅なスピードアップを図ることができます。
Amber応用例
- Construction, MD Simulation, and Hydrodynamic Validation of an All-Atom Model of a Monoclonal IgG Antibody J. Paul Brandt, Thomas W. Patapoff, and Sergio R. Aragon Biophys J. 2010 August 4 99(3):905-913.
参考資料
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Essentials of computational chemistry: theories and models CJ Cramer による計算化学の入門書。 ※Google booksにより、入門書の殆どを読むことが可能です。 こちらから（Essentials of computational chemistry: theories and models） |
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Exploring chemistry with electronic structure methods 量子化学計算の学習におすすめした教科書。 弊社では本書籍の日本語判を取り扱っております。 |
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｢コンピュータ・シミュレーションの基礎: 分子のミクロな性質を解明するために｣ 岡崎進・著 ：他社のサイトが開きます |
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Amberによる生体高分子シミュレーション入門（書籍） |
| オンラインサポート（公式サポートライン） | |
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すぐできる分子シミュレーションビギナーズマニュアル（書籍） ：他社のサイトが開きます |
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