CHARMM: Программа моделирования биомолекул

CHARMM (Chemistry at HARvard Molecular Mechanics — химия и молекулярная механика Гарварда) — высокоуниверсальная и широко используемая программа молекулярного моделирования. Она разрабатывалась на протяжении последних трёх десятилетий с основным акцентом на молекулы, представляющие биологический интерес, включая белки, пептиды, липиды, нуклеиновые кислоты, углеводы и низкомолекулярные лиганды, в растворах, кристаллах и мембранных окружениях. Для изучения таких систем программа предоставляет широкий набор вычислительных средств, включающий многочисленные методы конформационного и траекторного семплирования, оценки свободной энергии, молекулярную минимизацию, методы молекулярной динамики и анализа, а также возможности построения моделей. Программа CHARMM применима к задачам, связанным с гораздо более широким классом многочастичных систем. Расчёты в CHARMM могут выполняться с использованием различных энергетических функций и моделей — от силовых полей, сочетающих квантово-механическое и молекулярно-механическое описания, до классических функций потенциальной энергии для всех атомов с явным растворителем и различными граничными условиями, а также моделей неявного растворителя и мембран. Программа портирована на многочисленные платформы с последовательной и параллельной архитектурами. В статье представлен обзор программы в её современном состоянии с акцентом на разработки, выполненные после публикации первой статьи о CHARMM в 1983 году.