RISM理論により溶媒効果を取り入れた第一原理からのタンパク質の立体構造予測

• Project/Area Number: 16014222
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 光武 亜代理 慶應義塾大学, 理工学部, 助手 (00338253)
• Project Period (FY): 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥4,900,000 (Direct Cost: ¥4,900,000); Fiscal Year 2004: ¥4,900,000 (Direct Cost: ¥4,900,000)
• 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 / 構造予測 / タンパク質のフォールディング / 水和 / 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。
今年度は既存のタンパク質のソフトTinkerに3D RISM理論のアルゴリズムを取り込むプログラム開発を行った。また、Tinkerに拡張アンサンブル法を取組む作業も行った。これにより、3D RISM理論を用い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。3D RISM理論は計算時間を必要とするために、既存のコンピュータではフォールディングシミュレーションは難しいが、現在gridコンピュータを使ってこれを行おうとしている。昨年度から系として50000原子からなる水を取り入れた56残基からなる小タンパク質の分子動力学レプリカ交換シミュレーションも行っており、これも、現在進行中である。これらのデータの解析などを行うために、6ノード12cpuからなるクラスターを購入した。