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拡張アンサンブル法によるタンパク質系のフォールディングシミュレーション

Research Project

Project/Area Number 16041239
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
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) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥14,400,000 (Direct Cost: ¥14,400,000)
Fiscal Year 2005: ¥8,000,000 (Direct Cost: ¥8,000,000)
Fiscal Year 2004: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000)
Keywords拡張アンサンブル法 / RISM理論 / レプリカ交換 / シミュレーティッド・テンパリング / モンテカルロ法 / タンパク質 / 液体論 / 分子動力学
Research Abstract

既存のタンパク質ソフトウエアであるTinkerに拡張アンサンブル法とRISM理論を組み込むプログラムの開発を行った.まず,Tinkerにモンテカルロ版と分子動力学版の拡張アンサンブルアルゴリズムを導入した.そして,このソフトウエアに3次元RISM理論のアルゴリズムを組見込んだ.3次元RISM理論のプログラムに関しては,分子研の平田グループ(主に丸山博士)と立命館大学の今井講師と共同研究を行った.現在,数十残基の系で,3次元RISM理論により溶媒効果を取り入れた拡張アンサンブルシミュレーションを分子研のグリッドコンピュータシステムを使って,行っている.
また,名古屋大学の岡本教授,東京大学の杉田講師,東京工業大学の西川助教授,長浜バイオ大学の依田講師とともに,水を陽に取り込んだ56残基からなる(水分子も含めると約50000原子からなる系)大規模な分子動力学レプリカ交換シミュレーションを行っている.200Kから700Kまでで,224個の温度を用いている.各レプリカが4並列化されており全部で896cpuのコンピュータを用いて大規模計算を行っている.この計算は地球シミュレータを用いている.現在,1レプリカあたり4nsのトラジェクトリを得ている.今後,更に効率の良い拡張アンサンブル法であるマルチカノニカルレプリカ交換シミュレーションへの移行を考えている.また,シミュレーションの途中であるが,これまでの結果の解析を進めている.このトラジェクトリを保存するために2Tのハードディスクを増設した.
シミュレーション解析手法の開発も行っており,高分子の分野で使われている緩和モード解析をタンパク質系に取り入れる試みを行った.緩和モード解析のモードは主成分解析のモードよりもより準安定状態の遷移を記述するのに適していることが分かった.
上記プログラム開発,テストラン,長時間ランのためにファイルサーバと7ノード14cpuからなるクラスターを増設した.

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2005 2004

All Journal Article (7 results)

  • [Journal Article] Generalized-ensemble simulations of biomoleculer system2005

    • Author(s)
      A.Mitsutake
    • Journal Title

      Biophysical J., 88(1)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 拡張アンサンブル入門I2005

    • Author(s)
      光武亜代理
    • Journal Title

      分子シミュレーション研究会会誌「アンサンブル」 7(2)

      Pages: 11-17

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 拡張アンサンブル入門II2005

    • Author(s)
      光武亜代理
    • Journal Title

      分子シミュレーション研究会会誌「アンサンブル」 7(3)

      Pages: 2-10

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 拡張アンサンブル入門III2005

    • Author(s)
      光武亜代理
    • Journal Title

      分子シミュレーション研究会会誌「アンサンブル」 7(4)

      Pages: 25-32

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 拡張アンサンブル入門IV2005

    • Author(s)
      光武亜代理
    • Journal Title

      分子シミュレーション研究会会誌「アンサンブル」 8(1)(掲載予定)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [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

URL: 

Published: 2004-04-01   Modified: 2018-03-28  

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