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密度汎関数法による大規模分子軌道法の開発

Research Project

Project/Area Number 12042264
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

柏木 浩  九州工業大学, 情報工学部, 教授 (10000853)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐藤 文俊  九州工業大学, 情報工学部, 助手 (00235392)
Project Period (FY) 2000 – 2001
Project Status Completed (Fiscal Year 2001)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2001: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2000: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Keywordsタンパク質 / 密度汎関数法 / オブジェクト指向 / 全電子計算 / 大規模分子 / 並列計算 / シトクロムC / 自動計算 / 金属タンパク質 / ProteinDF / シトクロムc
Research Abstract

研究者らはヘムタンパク質や光合成反応中心のように金属錯体がタンパク質の活性中心として働き、さまざまな反応性を示す金属タンパク質のメカニズムを電子レベルで明らかにすることを目標とした。このような系における定量的な計算には電子相関効果が重要となるため、ab initio Hartree-Fock法と同程度の計算量で電子相関を取り込むことができるKohn-Sham-Roothaan方程式に基づく密度汎関数法に着目し、プログラムProteinDFを開発した。2001年、これを並列化し、ワークステーションクラスタに用いてヘムタンパク質の1つであるシトクロムcの全電子計算を世界で始めて達成した。さらに、本研究ではタンパク質を構成するペプチド鎖を次第に大きくしながら計算を進める収束法と、小ペプチド鎖の計算結果を組み合わせてより大型のペプチド鎖計算のための精度の良い初期値を作成する擬カノニカル局在化軌道法をそれぞれ開発した。これに加えて、問題が生じた場合はいつでも人間が小ペプチド鎖断片から最終目的のタンパク質までどのような段階を経て徐々に大きくしていくかという全電子計算シナリオを簡便に修正できるシステムを開発した。本システムは人間が判断しやすいようにタンパク質の様々な構造情報を提供するツールと計算のシナリオをグラフィカルかつ自由に変更することができるエディタで構成されたProteinDFの統合環境である。本システムは一般ユーザによるタンパク質量子化学計算の普及への鍵を握るものと考えられる。このような結果と計算機の能力変遷を考慮に入れると、それほど遠くない未来でタンパク質の本格的な量子化学計算の時代が到来すると考えられる。

Report

(2 results)
  • 2001 Annual Research Report
  • 2000 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All Other

All Publications (5 results)

  • [Publications] Fumitoshi Sato, Tamotsu Yoshihiro, Makoto Era, Hiroshi Kashiwagi: "Calculation of all-electron wavefunction of hemoprotein cytochrome c by density functional theory"Chem.Phys.Lett.. 341. 645-651 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Tamotsu Yoshihiro, Fumitoshi Sato, Hiroshi Kashiwagi: "Distributed parallel processing by using the object-oriented technology in ProteinDF program for all-electron calculations on proteins"Chem.Phys.Lett.. 346. 313-321 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Fumitoshi Sato, Tamotsu Yoshihiro, Makoto Era, Hiroshi Kashiwagi: "All-Electron Wavefunction of Electron Transfer Protein Cytochrome c by Density Functional Theory"Proc. of the 200th Meeting of the Electrochem. Soc.. 2001-2. 1143 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Susumu Handa, Hiroshi Kashiwagi, Toshikazu Takada: "Visualization techniques for 3D vector fields : an application to electrostatic fields of molecules"J.Visual.Comput. Animat.. 12. 167-180 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] F.Sato,T.Yoshihiro,M.Era,and H.Kashiwagi: "Calculation of All-Electron Wavefunction of Hemoprotein Cytochrome c by Density Functional Theory"Chem.Phys.Lett.. (in press). (2001)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report

URL: 

Published: 2000-04-01   Modified: 2018-03-28  

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