CHARMM
CHARMMプログラムでは、幅広い分子シミュレーションの生成と解析が可能である。最も基本的な種類のシミュレーションは与えられた構造のエネルギー最小化と分子動力学トラジェクトリのプロダクションランである。
より高度な機能としては、コンフォメーションおよびパスサンプリング法、自由エネルギー摂動法(FEP)、擬調和エントロピーの見積もり、相関分析、QM/MM法がある。
CHARMMは最も古い分子動力学プログラムの一つである。CHARMMは数多くの機能を集積しており、それらの一部はわずかな違いがある複数のキーワード下で重複している。これは、世界中で多くのグループがCHARMMに関わっていることの不可避的な結果である。更新履歴とCHARMMのソースコードに主要な開発者らの名前と所属を見ることができる。ミシガン大学のチャールズ・L・ブルックス3世のグループの貢献が顕著である。 CHARMMは非常に多くの計算ツール群を提供している。例えば、コンフォメーションおよびパスサンプリング法、自由エネルギーの見積もり、分子エネルギーの最小化、動力学、分析テクニック、そして分子モデル構築などができるようになっている。
CHARMMプログラムはシリアル構成および並列構成ともに非常に多くのプラットホームに移植されている。開発者のマーティン・カープラスは、2013年ノーベル化学賞を受賞した。
元々、CHARMM力場は生体分子の研究にフォーカスして開発された。ここでいう生体分子とは、ペプチド、タンパク質、補欠分子族、小分子配位子、核酸、脂質、および炭水化物などの溶液、結晶、そして膜状態にあるものをいう。
タンパク質のためのCHARMM力場には以下のものがある: 融合原子 (united-atom) CHARMM19、全原子 (all-atom) CHARMM22、その2面角ポテンシャル補正版CHARMM22/CMAP。CHARMM22タンパク質力場では、原子の部分電荷はモデル化合物と水との間の相互作用の量子化学的計算から導かれている。さらに、CHARMM22は明示的なTIP3P水模型(陽溶媒)についてパラメータ化されている。にもかかわらず、CHARMM22力場は陰溶媒を用いて頻繁に使用されている。2006年、CHARMM22/CMAPの特別版が陰溶媒GBSWを用いた矛盾のない使用のために再パラメータ化された。
DNA、RNA、脂質については、CHARMM27が使用される。一部の力場は組み合わせることができる。例えばタンパク質-DNA結合のシミュレーションのためにはCHARMM22とCHARMM27を組み合わせて使用する。加えて、NAD+、糖、フッ素化化合物等についてのパラメータもダウンロードできる。