mm-parm

mlmm mm-parm は PDB から Amber トポロジー/座標ファイル（parm7/rst7/pdb）を生成します。不明な残基は GAFF2（AM1-BCC 電荷）で自動的にパラメータ化され、ジスルフィド結合検出や PDBFixer による任意の水素付加にも対応します。パイプライン全体については「処理の流れ」を、力場や水素付加のフラグは「CLI オプション」を参照してください。金属酵素、糖鎖、非標準アミノ酸・翻訳後修飾、MD スナップショット入力には不向きで、これらは外部で用意したトポロジーを --parm で指定します（注記を参照）。

実行例

基本的なトポロジー構築（リガンドの電荷・多重度を指定）。

mlmm mm-parm -i input.pdb --out-prefix complex \
 -l "GPP=-3,MMT=-1" --ligand-mult "GPP=1,MMT=1"

TER レコード追加、ff19SB、pH 7 での水素付加。

mlmm mm-parm -i input.pdb --out-prefix complex \
 -l "GPP=-3,MMT=-1" --ligand-mult "GPP=1,MMT=1" \
 --add-ter --ff-set ff19SB --add-h --ph 7.0

水素付加をスキップ（入力がすでにプロトン化済み）。

mlmm mm-parm -i input.pdb --out-prefix complex \
 -l "GPP=-3" --no-add-h

処理の流れ

  1. 入力準備 – 入力 PDB はそのまま読み込まれます（構造修正なし）。--add-h が設定されている場合、PDBFixer により、指定した --ph で水素が付加されます。

  2. TER 挿入 – --add-ter（デフォルト）の場合、リガンド/水/イオン残基の連続ブロックの前後に TER レコードが挿入されます。

  3. 不明残基のパラメータ化 – 力場で認識されない残基は antechamber（GAFF2、AM1-BCC）と parmchk2 で自動パラメータ化されます。--ligand-charge に名前を列挙した残基はこの経路が最優先されます。形式電荷とスピン多重度は --ligand-charge と --ligand-mult で制御されます。

  4. ジスルフィド検出 – CYS/CYM/CYX ペアで SG-SG（または S-S）距離が 2.5 Å 以下のものが自動的に結合され、結合された CYS は CYX にリネームされます（LEaP が HG を外すため）。--no-auto-disulfide を指定した場合は、既に CYX と名付けられた残基のみが結合され、CYS は変更されません。

  5. トポロジー構築 – tleap が選択された力場セットを使用して parm7/rst7/pdb ファイルを生成します。PDB を公開する前に、mlmm がレコード順と原子の同一性を変えず、空の元素記号列を補完します。

出力

  • <prefix>.parm7 – Amber prmtop トポロジー

  • <prefix>.rst7 – Amber ASCII inpcrd 座標

  • <prefix>.pdb – 元素記号列を補完した LEaP savepdb 出力。--add-h を使い prefix を省略した場合は <input_stem>_parm.pdb、それ以外は --out-prefix 指定時に出力（両方省略時は parm7/rst7 のみ）。

再利用可能なファイルを手作業で準備する場合は、入力とは異なる接頭辞を指定し、 出力 PDB を抽出とレイヤー割り当ての両方に使います。この PDB は生成された parm7 と原子の同一性・順序が一致します。

mlmm mm-parm -i input.pdb -l 'LIG:0' --out-prefix system
mlmm extract -i system.pdb -c LIG -l 'LIG:0' -o model.pdb
mlmm define-layer -i system.pdb --model-pdb model.pdb -o system_layered.pdb

CLI オプション

オプション

説明

デフォルト

-i, --input PATH

入力 PDB（--add-h でない限りそのまま使用）。

必須

-o, --out-prefix TEXT

parm7/rst7/pdb ファイルの出力接頭辞。

入力 PDB のファイル名（拡張子なし）

-l, --ligand-charge TEXT

残基名と形式電荷のマッピング（例: "GPP=-3,MMT=-1"）。

None

--ligand-mult TEXT

残基名とスピン多重度のマッピング（例: "HEM=1,NO=2"）。未指定の残基はデフォルトで一重項（1）。

None

--keep-temp/--no-keep-temp

作業ディレクトリの中間ファイル/ログを保持（デバッグ用）。

False

--add-ter/--no-add-ter

リガンド/水/イオンブロックの前後に TER を挿入。

True

--auto-disulfide/--no-auto-disulfide

CYS/CYM/CYX にわたり SG-SG 幾何からジスルフィドを検出して結合し、結合された CYS を CYX にリネーム。--no-auto-disulfide では既に CYX の残基のみを結合。

True

--add-h/--no-add-h

PDBFixer で --ph に基づいて水素を付加。

False

--ph FLOAT

PDBFixer の水素付加用 pH（--add-h の場合のみ使用）。

7.0

--ff-set {ff19SB|ff14SB}

力場セット: ff19SB（デフォルト）または ff14SB。

ff19SB

全フラグの一覧は生成されたコマンドリファレンスにあります。

注記

mm-parm は AmberTools の tleap と GAFF2 自動パラメータ化に依存しており、基質が典型的な有機分子である場合にうまく機能します。以下のケースでは、外部でトポロジーを自作し（例: tleap, MCPB.py, glycam.org ツール）、各サブコマンドの --parm フラグから入力することを強く推奨します。

  • 金属酵素 – 金属中心には専用の結合/非結合パラメータが必要です（例: MCPB.py, bonded model, ZAFF）。GAFF2 の自動パラメータ化では金属-配位子の配位を扱えません。

  • 糖鎖（Glycan）を含む系 – 糖鎖結合には GLYCAM 力場パラメータが必要であり、標準の GAFF2/ff19SB セットアップには含まれていません。

  • 非標準アミノ酸・翻訳後修飾 – リン酸化、メチル化などの修飾残基にはカスタム frcmod/lib ファイルが必要な場合があります。

  • MD スナップショットからの初期構造 – MD トラジェクトリのスナップショットから出発する場合、MD シミュレーションで使用した同じ .parm7 ファイルを再利用するのが最も妥当です。これにより、ML/MM で使用する MM エネルギー面と前段の MD で使用したものとの間の整合性が保たれ、再パラメータ化による人工的な差異（例: 部分電荷や原子タイプの割り当ての違い）を回避できます。

  • AMINO_ACIDS に載っているアミノ酸系残基で、選択された力場に認識されないものは自動処理されません。手動でパラメータ化するようメッセージを表示してビルドを中断します。

  • --ff-set ff14SB を使用すると、力場は ff14SB（タンパク質）+ TIP3P（水）（+ phosaa14SB）に切り替わります。それ以外の場合はデフォルトの ff19SB セットが使用されます。

  • 仮想サイトを持つ4点モデルの水（OPC、TIP4P/-Ew、TIP5P）は、mlmm-toolkitのデフォルトhessian_ff backendでは対応していません。 Topology読込時にAmberの従属virtual siteを拒否し、該当する原子番号を件数制限付きで表示します。3点モデルの水を使用してください。デフォルトのff19SB setは推奨3点モデルのOPC3を、--ff-set ff14SBはTIP3Pを構築します。4点モデルの水を保持する場合は--mm-backend openmmを指定するとvirtual siteが正しく配置されますが、有限差分MM Hessianのため低速です。

# 例: MD で構築済みのトポロジーを供給
mlmm opt -i snapshot_layered.pdb --parm md_system.parm7 -q -1 -m 1 \
  --opt-mode grad --out-dir result

関連項目