2009 Fiscal Year Annual Research Report
構造ゆらぎを促進する分子シミュレーション手法の開発と自由エネルギー計算
| Project Area | Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions |
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20107002
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
岡本 祐幸 Nagoya University, 大学院・理学研究科, 教授 (70185487)
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| Keywords | 生体系 / 蛋白質 / 分子シュミレーション / 拡張アンサンブル法 / 自由エネルギー計算 |
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| Research Abstract |
今年度、我々は、拡張アンサンブル法の多変数への拡張を行い、一般的な定式化に成功した。ここでは、特に、多変数焼き戻し法(multidimensional simulated tempering)を開発した。すなわち、従来の焼き戻し法は(simulated tempering)温度をダイナミカルな変数として、シミュレーションの途中で変えていく訳であるが、我々は、温度を任意のポテンシャルエネルギーを指定するパラメターへと拡張した訳である。例として、モデル溶媒中のヘリカルペプチド系を用いたシミュレーションを行なった。この手法は特に大規模な生体分子系のシミュレーションに適している。また、我々は、二次構造形成の傾向に深く関与する力場パラメータとして,主鎖の二面角であるφとψに注目し,OPLS-UA力場の最適化を試みた。これは様々な折りたたみ構造をもつ複数のタンパク質に対し,実験で得られた構造のときにエネルギーがより安定になるように最適化する方法である。用意するタンパク質の立体構造はSCOPデータベースより分類されたallα,allβ,α/β,α+βなどのフォールドごとに登録された構造数の割合に従って得たPDBからの100個の構造とした。本研究ではこのデータセットに対し2種類の評価関数を用いた。
一つは,PDBから得られたタンパク質の立体構造を構成するすべての原子について各々の原子にかかる力の大きさの和を評価関数としたものであり,これを力場パラメータ空間上で最小化することで最適化した。もう一つは複数のPDBから得られた構造とこれを初期構造としてエネルギー極小化をして得られた立体構造間のRMSDの和を評価関数としたもので,これについても力場パラメータ空間上で最小化することで最適化をおこなった。
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