Directory UMM :wiley:Public:journals:jcc:suppmat:21:

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CHARMM27 All-Hydrogen Nucleic Acid Parameter File
Foloppe, N. and MacKerell, A.D., Jr.
All-atom emiprical force field for nucleic acids:
1) Parameter optimization based on small molecule and
condensed phase macromolecular target data.
J. Computational Chemistry, Submitted
and

MacKerell, A.D., Jr. and Banavali, N.
All-atom emiprical force field for nucleic acids:
2) Application to molecular dynamics simulations of DNA
and RNA in solution
J. Computational Chemistry, Submitted

BONDS
!
!V(bond) = Kb(b - b0)**2
!
!Kb: kcal/mole/A**2
!b0: A
!
!atom type Kb
b0
!
CN1 CN3
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1.409
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302.0
1.403
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1.360
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302.0
1.348
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1.396

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340.0
1.389
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340.0
1.383
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860.0
1.230
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1.406
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1.405
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1.358
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360.0
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420.0
1.320

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560.0
1.335
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1.480
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230.0
1.478
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350.0
1.09

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CN3B
CN3C
CN3
CN3
CN3B
CN3C
CN4
CN4
CN4
CN4
CN4
CN4
CN4
CN5
CN5
CN5
CN5
CN5
CN5

CN5
CN5
CN5G
CN8
CN8
CN8
CN8
CN9
CN9
HN1
HN2
HN2
HN2
HN2
HN4
HT
HT
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ON3
ON4

ON2
ON3
NN5
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CN7B
CN7
CN7
CN7
CN7
CN8
CN7B
CN7B
CN7
CN7B
CN7
CN7B

HN3B
HN3B
HN3B

HN3
NN2
NN2B
NN2
NN2
HN3
NN2
NN2B
NN2G
NN3A
NN3I
NN4
CN5
CN5G
NN2
NN2B
NN3A
NN3G
NN3I
NN4

NN4
CN8
CN9
NN2
ON5
HN9
ON2
NN1
NN2
NN2B
NN2G
NN2U
ON4
HT
OT
P
P
P
P2
P2
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ON6
CN8
ON6
CN8
CN7
HN7
HN8
HN7
ON6B
ON6B
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CN7B
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350.0
350.0
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420.0
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320.0
300.0
302.0
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350.0
350.0
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222.50
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474.0
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474.0
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0.0
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222.5
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309.0
309.0
260.0
240.0
200.0
222.5
200.0

1.09
1.09
1.09
1.09
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1.343
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1.09
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1.375
1.375
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1.315
1.332
1.355
1.365
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1.528
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1.42
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1.43
1.00
1.01
1.01
1.01
1.01
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1.01
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1.518
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1.516
1.529
1.111
1.111
1.111
1.420
1.480
1.450
1.460
1.518

CN7
CN7C
CN7
CN8B
CN8B
CN7
CN7B
CN7
CN9
CN8
CN9
CN7B
CN7B
CN8B
ON5
CN7B
CN7C
CN8
CN7B
NR1
NR1
NR2
NR2
CPH1
HR1
HR3

CN7C
HN7
CN8B
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ON5
ON2
ON2
ON5
NN2
NN2B
NN2B
NN2
NN2B
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ON5
ON5
ON2
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CPH2
CPH1
CPH2
CPH1

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222.5
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310.0
310.0
428.0
400.0
400.0
400.0
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220.0
309.0
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428.0
428.0
340.0
220.000
400.000
400.000
400.000
400.000
410.000
340.000
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1.516
1.111
1.512
1.44
1.42
1.433
1.433
1.42
1.456
1.458
1.458
1.456
1.458
1.111
0.960
1.400
1.400
1.44
1.4620
1.3800
1.3600
1.3800
1.3200
1.3600
1.0900
1.0830

ANGLES
!
!V(angle) = Ktheta(Theta - Theta0)**2
!
!V(Urey-Bradley) = Kub(S - S0)**2
!
!Ktheta: kcal/mole/rad**2
!Theta0: degrees
!Kub: kcal/mole/A**2 (Urey-Bradley)
!S0: A
!
!atom types
Ktheta
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Kub
!
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60.0
121.0
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60.0
110.7
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110.0
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120.0
104.6
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113.4
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100.0
106.3
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100.0
126.9
CN2 CN5 NN4
100.0
129.0
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113.5
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50.0
130.7
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50.0
118.6
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40.0
121.5

S0

HN1
NN4
NN2
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CN4
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CN2
CN5G
CN1
CN5G
CN5G
CN5
CN4
NN2B
CN4
NN2B
CN1
CN1
CN2
NN1
NN1
NN2G
CN5G
HN3
CN4
CN5
CN1
NN2
CN1
CN3
CN2
CN3
CN1
CN3
NN2
NN3
NN3
CN3
CN2
CN3
HN3
CN1T
NN2B
CN1T
NN2U
CN1
CN3
CN1T
CN3
NN2B
NN2U
CN1T
CN1
NN2U
CN3
CN1

NN1
CN4
CN4
NN2
NN2
NN2G
CN2
NN3G
CN5
CN5G
CN1
CN5
CN5G
NN4
CN4
NN2B
CN5
CN5G
NN2G
NN2G
CN2
CN2
CN1
CN1
CN4
NN2B
NN2B
NN2
CN1
NN3
CN2
CN3
CN3
NN2
NN2
CN1
CN1
CN2
CN2
CN3
CN3
CN3
NN2B
CN1T
NN2U
CN1
CN3
CN3
NN2B
NN2B
CN1T
CN1T
NN2U
NN2U
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CN1
CN3

HN1
HN3
HN3
HN2
HN2
CN2
NN3G
CN5
NN3G
CN5
NN2G
NN2B
NN4
CN5G
NN4
CN5
NN3G
NN4
HN2
HN2
NN2G
NN3G
ON1
ON1
NN2B
HN2
HN2
CN3
NN3
CN2
NN3
CN3
NN2
HN2
HN2
ON1C
ON1C
NN1
NN1
HN3
HN3
NN2
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NN2U
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CN3
CN3
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HN2
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ON1
HN2
HN2
ON1
ON1
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39.0
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30.0
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70.0
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70.0
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95.0
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50.0
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30.0
50.0
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85.0
85.0
85.0
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37.0
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130.0
81.0
81.0
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38.0
44.0
70.0
50.0
50.0
70.0
100.0
100.0
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100.0
100.0
40.5
40.5
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100.0
30.0

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122.2
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119.4
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118.4
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117.6
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122.0
116.0
121.6
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114.4
115.4
121.9
125.5
120.3

HN3
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CN1
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CN3T
CN1
CN3
CN3T
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HN3
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CN4
CN1T
CN3
CN1
CN3
CN5
CN4
CN5
CN4
CN5
CN4
NN2B
CN1T
CN3
CN1
CN3
CN5
CN4
CN5
CN4
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ON6B
CN8
CN7B
CN7C
ON6
ON6B
CN8
CN7B
CN7C
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HN7
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CN3
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CN3D
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CN1A
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CN2
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70.0
70.0
70.0
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45.0
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110.0
110.0
110.0
110.0
110.0
110.0
110.0
110.0
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43.0
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85.0
85.0
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100.0
40.0
40.0

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124.6
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127.8
125.9
126.9
125.9
126.9
113.7
118.4
119.6
120.0
115.9
126.1
127.6
126.5
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111.0
111.0
111.0
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128.5 20.0
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118.0
110.2

2.46
2.43
2.17

CN3B
CN3
CN3A
CN3
CN3B
CN3C
CN3
CN3D
CN3B
CN3A
CN3
CN3C
CN3
CN3
CN3
CN3
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CN8
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HN8
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CN8
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HN9
HN8
HN9
CN1A
CN3B
CN3C
CN3B
CN3C
CN3B
CN3C
HN1
CN9
CN9
P
P2
P2
HN4
HN5
HN5
ON2
ON2
ON3
ON4
ON2
ON2
ON3
CN7

CN3
CN3A
CN3
CN3
CN3
CN3
CN3D
CN3
CN3
CN3
CN3C
CN3
CN3A
CN3B
CN3B
CN3C
CN3
CN3
CN3B
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CN8
CN8
CN8
CN8
CN9
CN9
CN9
CN9
CN9
CN9
CN8
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NN2
NN2
NN2
NN2
NN2
NN2
NN5
ON2
ON2
ON2
ON2
ON2
ON4
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P
P
P
P
P2
P2
P2
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CN3B
CN8
CN8
CN8
CN9
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HN3B
HN3B
HN3
HN3
HN3B
HN3B
NN2
NN2
NN2
HN3
NN2
NN2
CN3
HN8
HN8
NN2
ON5
HN9
HN9
HN9
HN9
NN2
NN2B
NN2B
ON2
HN1
CN3B
CN3C
CN7B
CN7B
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HN2
HN1
P
P2
P
P
P2
P
CN8
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ON4
ON4
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ON3
ON3
ON5

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53.5
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100.0
30.0
80.0
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33.43
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34.60
33.43
33.43
33.43
60.0
35.0
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70.0
70.0
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39.0
20.0
20.0
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15.0
15.0
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57.5
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98.9
80.0
88.9
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118.0
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108.5
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122.0
122.0
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119.0
116.0
121.0
120.5
122.0
122.0
124.2
116.0
117.5
119.0
108.0
110.10
110.10 22.53 2.179
110.1
108.89
110.10 22.53 2.179
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110.10 22.53 2.179
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2.179
2.179

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2.120
2.200
2.140
2.140
GEOMETRY

DIHEDRALS
!
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2.561

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ON4
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X
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P
P
P
P
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3
3
3
3
3
3
3
3
6
3
2
1
3
1
3
3
3
3
3
3
3
3

0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
180.0
0.0
180.0
180.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0

IMPROPER
!
!V(improper) = Kpsi(psi - psi0)**2
!
!Kpsi: kcal/mole/rad**2
!psi0: degrees
!note that the second column of numbers (0) is ignored
!
!atom types
Kpsi
psi0
!
!
HN2 X
X
NN2
1.0
0
0.0
HN2 CN4 CN5 NN2B
7.0
0
0.0
HN2 CN4 CN1 NN2G
0.8
0
0.0
HN1 X
X
NN1
4.0
0
0.0
HN1 CN2 HN1 NN1
6.0
0
0.0
CN1 X
X
ON1
90.0
0
0.0
CN1T X
X
ON1
90.0
0
0.0
CN1 CN5G NN2G ON1
90.0
0
0.0
CN1T NN2U NN2B ON1
110.0
0
0.0
CN1 CN3T NN2U ON1
90.0
0
0.0
CN1 X
X
ON1C
80.0
0
0.0

CN2
CN2
CN2
CN2
HN3
CN9
HN6
HN3B
HN3B
HN3B
HN2
HN1
ON1
HN3
HN6
HN8
HR1
HR1
HR3
HR3
HR3
HR3
NR1
NR1

X
NN2G
CN5
CN3
NN2G
X
CN3C
X
X
X
CN3
HN1
X
X
X
CN3
NR1
NR2
CPH1
CPH1
NR1
NR2
CPH1
CPH2

X
NN3G
NN3A
NN3
NN3I
X
CN8
X
X
X
CN3B
CN1A
X
X
X
CN3
NR2
NR1
NR1
NR2
CPH1
CPH1
CPH2
CPH1

NN1
NN1
NN1
NN1
CN4
CN3T
CN3
CN3
CN3A
CN3B
NN2
NN1
CN1A
CN3C
CN3C
CN8
CPH2
CPH2
CPH1
CPH1
CPH1
CPH1
CN7B
CN7B

90.0
40.0
40.0
60.0
39.0
14.0
15.0
15.0
13.0
13.0
50.0
-5.0
40.0
53.0
53.0
18.0
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
0.60
0.60

0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0

! Wildcards used to minimize memory requirements
NONBONDED NBXMOD 5 ATOM CDIEL FSHIFT VATOM VDISTANCE VFSWITCH CUTNB 14.0 CTOFNB 12.0 CTONNB 10.0 EPS 1.0 E14FAC 1.0 WMIN 1.5
!
!V(Lennard-Jones) = Eps,i,j[(Rmin,i,j/ri,j)**12 - 2(Rmin,i,j/ri,j)**6]
!
!epsilon: kcal/mole, Eps,i,j = sqrt(eps,i * eps,j)
!Rmin/2: A, Rmin,i,j = Rmin/2,i + Rmin/2,j
!
!atom ignored
epsilon
Rmin/2
ignored
eps,1-4
Rmin/2,1-4
!
HT
0.0
-0.0460
0.2245 ! TIP3P
HN1
0.0
-0.0460
0.2245
HN2
0.0
-0.0460
0.2245
HN3
0.0
-0.046
1.1000
HNP
0.0
-0.03
1.3582
HN3B
0.0
-0.046
0.9000
HN3C
0.0
-0.03
1.3582
HN4
0.0
-0.0460
0.2245
HN5
0.0
-0.0460
0.2245
HN6
0.0
-0.0220
1.3200
HN7
0.0
-0.0220
1.3200
HN8
0.0
-0.0280
1.3400
HN9
0.0
-0.0240
1.3400
HR1
0.0
-0.0460
0.9000
HR3
0.0
-0.0078
1.4680
!
NN1
0.0
-0.20
1.85
NN1C
0.0
-0.20
1.85
NN2
0.0
-0.20
1.85
NN2B
0.0
-0.20
1.85
NN2C
0.0
-0.20
1.85

NN2G
NN2U
NN3
NN3A
NN3G
NN3I
NN4
NN5
NR1
NR2
!
ON1
ON1C
ON2
ON3
ON4
ON5
ON6
ON6B
OT
!
CN1
CN1A
CN1T
CN2
CN3
CN3A
CN3B
CN3C
CN3D
CN3T
CN4
CN5
CN5G
CN7
CN7B
CN7C
CN7D
CN8
CN8B
CN9
CPH1
CPH2
!
P
P2
!
SOD

0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0

-0.20
-0.20
-0.20
-0.20
-0.20
-0.20
-0.20
-0.20
-0.20
-0.20

1.85
1.85
1.85
1.85
1.85
1.85
1.85
1.85
1.85
1.85

0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0

-0.1200
-0.1200
-0.1521
-0.1200
-0.1521
-0.1521
-0.1521
-0.1521
-0.1521

1.70
1.70
1.77
1.70
1.77
1.77
1.77
1.77
1.7682 ! TIP3P

0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0

-0.10
-0.07
-0.10
-0.10
-0.09
-0.18
-0.18
-0.18
-0.09
-0.09
-0.075
-0.075
-0.075
-0.02
-0.02
-0.02
-0.02
-0.0560
-0.0560
-0.0780
-0.0500
-0.0500

1.9000
2.0000
1.9000
1.9000
1.9000
1.8000
1.8000
1.8000
1.9000
1.9000
1.9000
1.9000
1.9000
2.275
2.275
2.275
2.275
2.010
2.010
2.040
1.8000
1.8000

0.0
0.0

-0.585
-0.585

2.15
2.15

0.0

MG

0.0

-0.0469
1.36375
! sodium
! D. Beglovd and B. Roux, dA=-100.8 kcal/mol
-0.0150
1.18500
! Magnesium
! B. Roux dA = -441.65

END

0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0

-0.01
-0.01
-0.01
-0.01
-0.01
-0.01
-0.01

1.90
1.90
1.90
1.90
1.90
1.90
1.90