刘建川・GROMACS 实战 | 生成Amber(GAFF)力场

本文核心介绍 Amber(GAFF) 通用小分子力场生成方法，GAFF 为普适型有机小分子力场，函数形式、兼容性与Amber力场完全匹配；共提供两种落地实操方案：高斯+AmberTools联用、纯AmberTools极简生成，同时适配AmberTools18及低版本兼容修改。

一、方法一：Gaussian + AmberTools 联合生成（高精度RESP电荷）

适合需要精准RESP电荷的小分子体系，分5步操作：

1. GaussView建模 + 高斯结构优化

1）GaussView搭建分子结构，保存为 .gjf； 2）高斯结构优化关键词：

#p opt b3lyp/6-31g(d,p)

2. 拟合RESP电荷计算

优化后的log文件用GaussView另存gjf，做RESP电荷拟合，固定关键词：

#p HF/6-311g(d,p) Pop=MK Iop(6/33=2,6/41=10,6/42=17)

要点：先优化结构、后算RESP电荷；RESP必须用HF级别，可等效体现溶剂效应。

3. Linux 编写自动化运行脚本 get_top.sh

#!/bin/shNAME=**.logRES=**antechamber -i $NAME -fi gout -o $RES.mol2 -fo mol2 -c respparmchk2 -i $RES.mol2 -f mol2 -o $RES.frcmodecho"source oldff/leaprc.ff99SB" > tleap.inecho"source leaprc.gaff" >> tleap.inecho"MOL=loadmol2 $RES.mol2" >> tleap.inecho"check MOL" >> tleap.inecho"loadamberparams $RES.frcmod" >> tleap.inecho"saveamberparm MOL prmtop $RES.inpcrd" >> tleap.inecho"quit" >> tleap.intleap -f tleap.insed -e "s/MOL/$RES/" prmtop > $RES.prmtop./amb2gmx.py -p $RES.prmtop -x $RES.inpcrdrm ANTECH* ATOM* esout leap.log punch $RES.prmtop qout QOUT tleap.inrm $RES.prmtop $RES.inpcrd

修改说明：

• NAME=**.log 改为高斯输出的log文件名
• RES=** 自定义3-5位大写残基名

4. 低版本AmberTools兼容修改

注：此脚本是基于AmberTools18版本，若使用的是低版本，需视情况修改

1）把

parmchk2 -i $RES.mol2 -f mol2 -o $RES.frcmod

改为

parmchk -i $RES.mol2 -f mol2 -o $RES.frcmod

2）把

echo"source oldff/leaprc.ff99SB" > tleap.in

改为

echo"source leaprc.ff99SB" > tleap.in

5. 授权脚本 + 运行计算

chmod +x amb2gmx.pysh get_top.sh

运行完成自动生成GROMACS可用的拓扑、结构文件。

二、方法二：仅用AmberTools 极简生成（免Gaussian）

无需高斯软件，操作更简单，适合简单有机小分子。

1. 构建分子结构

用 VMD、PyMOL 搭建小分子，保存为 pdb 格式。

2. 编写 get_top.sh 脚本

mol=**antechamber -i $mol.pdb -fi pdb -o $mol.mol2 -fo mol2 -c bcc -at amber -pf yparmchk2 -i $mol.mol2 -f mol2 -o $mol.modecho"source oldff/leaprc.ff99SBildn" > tleap.inecho"loadamberparams $mol.mod" >> tleap.inecho"mol=loadmol2 $mol.mol2" >> tleap.inecho"check mol" >> tleap.inecho"saveamberparm mol $mol.prm $mol.crd" >> tleap.inecho"quit" >> tleap.intleap -f tleap.inacpype -p $mol.prm -x $mol.crd -d

修改 mol=** 为pdb文件名（无需后缀）。

3. 执行脚本

sh get_top.sh

优缺点：操作极简，但多重度复杂的小分子容易出错，新手建议简单体系使用。

三、总结

1. 两种方案均可快速生成 Amber(GAFF)力场 适配GROMACS的TOP、ITP、GRO文件；
2. 脚本默认适配AmberTools18，低版本需修改两条固定命令。