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拡張アンサンブルシミュレーションを用いた小タンパク質の巻き戻り問題の研究

Research Project

Project/Area Number 14740170
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 素粒子・核・宇宙線
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

光武 亜代理  慶應義塾大学, 理工学部, 助手 (00338253)

Project Period (FY) 2002 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2004: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2003: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2002: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywords拡張アンサンブル法 / RISM理論 / レプリカ交換法 / シミュレーティッド・テンパリング法 / 水和 / タンパク質のフォールディング / 構造予測 / モンテカルロ法 / 分子動力学法 / タンパク質のフォールデング / シミュレーション
Research Abstract

拡張アンサンブル法であるレプリカ交換法とシミュレーティッド・テンパリング法を組み合わせたレプリカ交換シミュレーティッド・テンパリング法、シミュレーティッド・テンパリングレプリカ交換法の開発を行った。従来のシミュレーティッド・テンパリング法より容易にエネルギー空間上のランダムウォークを実現し、この有効性を示した。この研究に関しては、今年度論文として出版された。
また、統計力学に基づくRISM理論と拡張アンサンブル法を結合したアルゴリズムの開発を行った。RISM理論で溶媒効果を取り入れる場合、全エネルギーが温度に依存する。今までの拡張アンサンブル法ではエネルギーが温度に依存する場合を取り扱うことができなかったが、レプリカ交換法を修正して、溶媒の温度依存性を取り入れた拡張アンサンブルシミュレーションができるようになった。この手法の有効性を示し、論文としてまとめた。
既存のタンパク質のソフトTINKERに拡張アンサンブル法を組み込むことを行った。これにより、モンテカルロ法と分子動力学法どちらでも拡張アンサンブルシミュレーションができるようになった。また、これにRISM理論を組み込むことを行った。TINKERはいろいろなタンパク質の力場を選ぶことができるので、RISM理論の力場依存性なども調べることができるようになった。水分子の拡張アンサンブルシミュレーションも行っており、現在結果をまとめている段階である。
本研究では、拡張アンサンブル法の開発と、既存ソフトウエアへの導入を主に行った。今年度は最後の年度なので、国内外研究成果の発表を頻繁に行った。

Report

(3 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • 2002 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2004 Other

All Journal Article (2 results) Publications (7 results)

  • [Journal Article] Replica-Exchange Extensions of Simulated Tempering Method2004

    • Author(s)
      A.Mitsutake, Y.Okamoto
    • Journal Title

      Journal of Chemical Physics 121

      Pages: 2491-2504

    • NAID

      120006545075

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Combination of the Replica-Exchange Monte Carlo Method and the Reference Interaction Site Model Theory for Simulating a Peptide Molecule in Aqueous Solution2004

    • Author(s)
      A.Mitsutake, M.Kinoshita, Y.Okamoto, F.Hirata
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry B 108

      Pages: 19002-19012

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] A.Mitsutake, Y.Sugita, Y.Okamoto: "Replica-exchange multicanonical and multicanonical replica-exchange Monte Carlo simulations of peptides. I.Formulation and benchmark test"Journal of Chemical Physics. 118. 6664 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] A.Mistutake, Y.Sugita, Y.Okamoto: "Replica-exchange multicanonical and multicanonical replica-exchange Monte Carlo simulations of peptides. II.Application to a more complex system"Journal of Chemical Physics. 118. 6676 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] G.L.Penna, A.Mitsutake, M.Masuya, Y.Okamoto: "Molecular dynamics of C-peptide of ribonuclease A studied by replica-exchange Monte Carlo method and diffusion theory"Chemical Physics Letters. 380. 609 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] T.Nakazawa, S.Ban, Y.Okuda, M.Masuya, A.Mitsutake, Y.Okamoto: "Variation in alpha-helix structure of the S-peptide of ribonuclease A as a function of pH reproduced by Monte Carlo simulated annealing"Biopolymers(Peptide Science). 60. 96-123 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] T.Nagasima, Y.Sugita, A.Mitsutake, Y.Okamoto: "Generalized-ensemble simulations of spin systems and protein systems"Comput.Phys.Commun.. 146. 69-76 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] Ayori Mitsutake, Yuji Sugita, Yuko Okamoto: "Replica-exchange multicanonical and multicanonical replica-exchange Monte Carlo simulations of small peptides. I. Formulation and benchmark test"J.Chem.Phys., in press. 118. (2003)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] Ayori Mitsutake, Yuji Sugita, Yuko Okamoto: "Replica-exchange multicanonical and multicanonical replica-exchange Monte Carlo simulations of small peptides. II. Application to a more complex system"J.Chem.Phys., in press. 118. (2003)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report

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Published: 2002-04-01   Modified: 2016-04-21  

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