AMBERは、カリフォルニア大学のコールマン教授らのグループによって生体分子のために開発された、モデリングおよび分子力学と動力学計算シミュレーションプログラムのパッケージです。溶媒水分子の配置や電荷のフィッティングを行なうビルダーモジュールなどのプログラムが多数用意されています。また、NMRリファインメントを実行したり、解析ツールを用いて動力学計算のトラジェクトリー解析を行ったりできます。AMBERは独自の有用性の高いパラメータを持ち、近年このプログラムを用いた論文が多数報告されています。

■■■AMBER 10がリリースされました■■■

AMBER 10の新機能 Amber 10 は 2006年3月にリリースされた前バージョンのAmber 9 から、大幅な変更がなされています。主な違いは、以下のとおりです。

【 力場 】
新しい多くのタイプの力場が、利用できるようになりました。

1. 新しい、水やイオンのモデルが利用可能です。
2. 核酸と糖のパラメーターがアップデートされてました。
3. RenとPonderによる分極性ポテンシャルAMOEBAの並列化がサポートされました。
4. 経験的原子価結合（Empirical Valence Bond, EVB）モデルが改良され、化学反応の近似ポテンシャルの構築に使用できるようになりました。

【QM/MM シミュレーション】

1. Amber 10 では、DFTB計算を周期溶媒ボックスあるいは一般化ボルン溶媒モデルを使用して行えるようになりました。
2. また計算がより速くなり、一部並列化もされています。

【適応バイアスシミュレーション】
・サンプリングと自由エネルギーの収束を加速するために、適応バイアスシミュレーションを行うことができるようになりました。

【経路積分分子動力学 】

1. 原子核の動きを、ニュートンの力学方程式ではなく、量子動力学法を使用して平衡カノニカル分布をサンプリングできます。
2. 平衡と動的な同位体効果の両方を、原子量を考慮した熱動力学積分法で予測できます。
3. 速度定数を、量子インスタントンモデルで見積ることができます。
4. 近似量子時間相関関数を、Ring Polymer MDあるいはCentroid MDにより利用できます。

【クラスター解析】
・新規の配座クラスター解析ツールが、ptrajにより利用できます。

【自由エネルギー】

1. 新規の自由エネルギーツールでは、１つと２つのトポロジー両方を使用する事により、タンパク質の変異変化の設定が簡略化されました。
2. ソフトコアポテンシャルの機能により、原子が現れたり消滅したりする系のサンプリングができるようになりました。その際、人為的なダミー原子を設定する必要はありません。

【 レプリカ交換法 】

1. 通常のレプリカ交換法の改良が行われています。
2. 標準のレプリカ交換法の改良に加え、非ボルツマン溶媒を用いた交換法をサポートしました。
3. 実溶媒中での大きな系に必要なレプリカの数を減らすために、混成溶媒モデルを使用できます。

【拡張された pmemd】

1. 速度と並列化効率の大幅な改良を行いました。
2. 一般化ボルン法を大幅に改良しました。
3. 非中心電荷（TIP4PやTIP5Pなど）をサポートしました。

【LMOD】
・低振動基準モードに基づいた、低モード（LMOD）探索ツールが完全統合されました。

AMBER9の新機能Amber 9 は 2004年3月にリリースされた前バージョンのAmber 8 から、大幅な変更がなされています。主な違いは、以下のとおりです。

1. 既存の非分極性(ff99)と分極性（ff02)タンパク用力場が、更新されました。ペプチドとタンパク質の、ねじれ角パラメーターが改良されています。
2. 新しい United-Atom(無極性の水素原子は含まない)力場。ff03の全原子力場に似た考え方で、開発されました。
3. General Amber Force Field(gaff)が拡張されました。これにより、計算できる分子種の範囲が、特に共役系で拡がりました。
4. RenとPonderによるAMOEBA分極性ポテンシャルがサポートされました。
5. 化学反応の近似ポテンシャルを構築するのに使用できる、経験的な原子価結合モデルがサポートされました。

【 一般化ボルンモデル 】
Amber 9 では、対分子体積補正を行う新しいモデルを提供します。これにより、分子面Poisson-Boltzmannや実際の溶媒を配置したモデルでの計算結果に対して、以前の Amber GB モデルよりも大幅に良い一致を見ます。

【 最新のPoisson-Boltzmannの応用 】
新しい非結合相互作用のルーチン・実際の溶媒を配置したモデルでの自由エネルギーシミュレーションから得られた新しく最適化された原子の空洞・静電ポテンシャルの改善された視覚化オプ ションなどが含まれます。また、分散相互作用をあらわに扱う新しい非極性溶媒モデルが含まれています。これにより、実際の溶媒中でのシミュレーションで、非極性溶媒和自由エネルギーとの相関関係が大幅に向上します。

【 Nudged elastic bandシミュレーション 】
複雑な転換の遷移状態を見積もることができます。Self-guided Langevin dynamics法を、配座探索を加速するのに使用できます。

【 経路積分分子動力学 】
原子核の動きを、ニュートンの力学方程式ではなく、量子動力学法を使用して平衡カノニカル分布をサンプリングできます。

【 自由エネルギー 】
Jarzynski等式を利用して、非平衡の"targeted" あるいは "pulling" シミュレーションから、自由エネルギーを予測できます。

【 レプリカ交換法 】
通常のレプリカ交換法の改良が行われています。さらに、実際の溶媒を配置する大きな系で必要な、レプリカの数の軽減をするための、ハイブリッド溶媒モデルを使用する方法がサポートされています。

【 実行速度や並列環境での向上】
拡張された pmemd プログラムで全体的な整備を行い、実行速度や並列環境での効率が向上しております。また、一般化ボルン法（GB）も適用できるようになりました。

【 NetCDFトラジェクトリーファイル 】
sander, pmemed, ptrajで、バイナリーのNetCDFトラジェクトリーファイルがサポートされました。書式付きのトラジェクトリーファイルに比べ、バイナリーのトラジェクトリーファイルはサイズが小さい上に数値の精度も高く読み書きもかなり速くなります。NetCDFはコンピューターシステム間でのファイル可搬性にも優れます。このフォーマットは、VMD 1.8.4 でもサポートされております。

AMBER8の新機能 今回リリースされたAmber 8 では、以前のバージョンAmber7から重要な変更が加えられています。主要な違いを簡単にまとめますと、以下のようになります

1. ff03：タンパク質を構成する全原子について、連続溶媒環境での量子計算を基に、再パラメーター化しました。
2. gaff(General Amber Force Field)：計算可能な分子の範囲を、特に共役系に関して拡張しました。
3. glycam04：Rob Woodsのグループにより開発された、炭水化物用の新バージョンの力場です。
4. 半経験的なハミルトニアン(AM1あるいはPM3)で計算したエネルギーと力を系の一部に使用して、QM/MM計算が行えます。

【反応場モデル】
長距離静電効果の反応場(Poisson-Boltzmann)モデルを用い、球状の水の「殻」内に入っている酵素のような系で、非周期系シミュレーションを行えます。

【計算速度と並列化効率】
以前のバージョンに比べ、あらわに溶媒を置いた周期系の計算の、計算速度と並列化効率が大幅に向上しています。特に新しいpmemdコードが顕著です。
また、Generalized Bornシミュレーションも、特に大きな分子において、速くなっています。

【サンプリングと自由エネルギー計算】
レプリカ交換法(マルチカノニカル法)によるシミュレーションが可能になりました。平均力ポテンシャルと"thermodynamic integration"法による自由エネルギーシミュレーションの、改良された方法も利用できます。

【他のプログラムとの関係】
理化学研究所のMD-GRAPE (アクセラレータボード)を利用できます。
また、Istvan KolossvaryによるLMOD(low-mode)法を用いてドッキングとコンフォメーション解析を行えます。新しく、AMBERパッケージに半経験的量子計算プログラムと差分Poisson-Boltzmann計算プログラムが追加されました。