Los campos de fuerza de CHARMM para proteínas incluyen: átomo unido (a veces denominado átomo extendido) CHARMM19, CHARMM22 todo átomo y su variante corregida de potencial diédrico CHARMM22/CMAP, así como versiones posteriores CHARMM27 y CHARMM36 y varias modificaciones como CHARMM36m y CHARMM36IDPSFF. En el campo de fuerza de la proteína CHARMM22, las cargas parciales atómicas se derivaron de cálculos químicos cuánticos de las interacciones entre los compuestos del modelo y el agua. Además, CHARMM22 está parametrizado para el modelo de agua explícita TIP3P. Sin embargo, a menudo se usa con disolventes implícitos. En 2006, una versión especial de CHARMM22 / CMAP fue reparametrizada para un uso consistente con GBSW de solvente implícito.

El campo de fuerza CHARMM22 tiene la siguiente función de energía potencial:

V = ∑ b o n d s k b ( b − b 0 ) 2 + ∑ a n g l e s k θ ( θ − θ 0 ) 2 + ∑ d i h e d r a l e s k ϕ + ∑ i m p r o s p e r s k ω ( ω − ω 0 ) 2 + ∑ U r a y B r a d l e y k u ( u − u 0 ) 2 + ∑ n o n b o n d e d ( ϵ + q i q j ϵ r i j ) {\displaystyle {\begin{aligned}V=&\sum _{bonos}k_{b}(b-b_{0})^{2}+\suma _{ángulos}k_{\theta }(\theta\theta _{0})^{2}+\suma _{dihedrals}k_{\phi }\\&+\sum _{impropers}k_{\omega }(\omega\omega _{0})^{2}+\suma _{Urey-Bradley}k_{u}(u-u_{0})^{2}\\&+\sum _{no adherida}\left(\epsilon \izquierdo+{\frac {q_{i}q_{j}}{\epsilon r_{ij}}}\right)\end{aligned}}}

El vínculo, el ángulo diedro, y no adherida términos son similares a los encontrados en otros campos de fuerza, tales como el ÁMBAR. El CHARMM campo de fuerza también incluye un inadecuado plazo de contabilidad para fuera-de-plano de flexión (que se aplica a cualquier conjunto de cuatro átomos que no son, sucesivamente, en condiciones de servidumbre), donde k ω {\displaystyle k_{\omega }}

es la fuerza constante y ω − ω 0 {\displaystyle \omega\omega _{0}}

es el fuera-de-plano de ángulo. El término Urey-Bradley es un término cruzado que da cuenta de 1,3 interacciones no vinculadas no contabilizadas por los términos de enlace y ángulo; k u {\displaystyle k_{u}}

es la fuerza constante y u {\displaystyle u}

es la distancia entre el 1,3 átomos.

Para ADN, ARN y lípidos, se utiliza CHARMM27. Algunos campos de fuerza pueden combinarse, por ejemplo CHARMM22 y CHARMM27 para la simulación de la unión de proteínas y ADN. Además, parámetros para NAD+, azúcares, compuestos fluorados, etc., se puede descargar. Estos números de versión de campo de fuerza se refieren a la versión de CHARMM donde aparecieron por primera vez, pero por supuesto pueden usarse con versiones posteriores del programa ejecutable de CHARMM. Del mismo modo, estos campos de fuerza se pueden usar dentro de otros programas de dinámica molecular que los soportan.

En 2009, se introdujo un campo de fuerza general para moléculas similares a fármacos (CGenFF). «Cubre una amplia gama de grupos químicos presentes en biomoléculas y moléculas similares a fármacos, incluyendo un gran número de armazones heterocíclicos». El campo de fuerza general está diseñado para cubrir cualquier combinación de grupos químicos. Esto inevitablemente viene con una disminución en la precisión para representar cualquier subclase particular de moléculas. En el sitio web de Mackerell se advierte repetidamente a los usuarios que no utilicen los parámetros CGenFF para moléculas para las que ya existen campos de fuerza especializados (como se mencionó anteriormente para proteínas, ácidos nucleicos, etc.).).

CHARMM también incluye campos de fuerza polarizables utilizando dos enfoques. Uno de ellos se basa en el modelo de carga fluctuante (FQ), también denominado Equilibrio de carga (CHEQ). El otro se basa en el modelo de oscilador de dispersión o carcasa Drude.

Los parámetros de todos estos campos de fuerza se pueden descargar del sitio web de Mackerell de forma gratuita.