LignAmb25：一个综合性的AMBER力场模型，用于揭示木质素的结构与化学多样性

《Biophysical Journal》：LignAmb25: A Comprehensive AMBER Force Field Addressing Lignin’s Structural and Chemical Diversity

　　

Marco Lapsien | Michele Bonus | Julian Greb | Holger Gohlke

杜塞尔多夫海因里希·海涅大学药物与制药化学研究所，德国杜塞尔多夫 40225

摘要

LignAmb25 是一个用于木质素分子动力学模拟的综合性力场，它被内置在 AMBER 软件包中。该力场包含了所有常见单木质素单元（p-香豆酰、松柏醇、咖啡酰和 Sinapyl 醇）及其相关连接键（β-O4、β-5、β-β、β-1、5-5、5-O4、α-O4、BDO 和 DBDO）的参数，同时也涵盖了较少见的结构单元，如三苯乙烯、螺二烯酮和羟基芪类。这使得我们能够模拟实验上难以分离的软木和硬木木质素结构。力场参数最初是从 GAFF2 力场衍生而来，并通过使用 ωB97X-D4/def2-TZVPP 理论水平上的量子力学计算，对通过 CREST/CENSO 构象采样工具链得到的构象集合进行了系统优化。部分原子电荷的确定遵循了 AMBER 的约定，采用了 RESP 方法。使用 LignAmb25 模拟的木质素晶体结构在 RMSD 和密度误差的计算结果上与实际晶体结构非常吻合，从而优于 CHARMM 中的木质素力场。此外，LignAmb25 还能够可靠地估算木质素相关化合物的汽化焓和绝对水合自由能。LignAmb25 力场提供两种版本：LignAmb25^Solo（独立版本，不适用于与其他生物分子力场结合使用，专注于精确模拟木质素与溶剂的相互作用）；以及 LignAmb25^HF（与 AMBER 分子动力学套件中的所有其他主要生物分子力场兼容的版本），该版本包括了 GLYCAM（碳水化合物）、ff19SB（蛋白质）和 LIPID（脂质）系列的力场，以及 AMBER 中常用的 DNA 和 RNA 力场。LignAmb25 力场将从 AMBER 26 版本开始正式发布。