2016 Fiscal Year Research-status Report
蛋白質-リガンド複合体の会合・解離の速度定数を平衡論から導く
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16K05517
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
肥後 順一 大阪大学, たんぱく質研究所, 特任教授(常勤) (80265719)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 速度定数 / 自由エネルギー地形 / 構造サンプリング / generalized ensemble / enhanced sampling |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２８年度は、アミノ酸の一種であるアラニンの２分子を水中（周期的境界条件）に置き、その離合集散を三つの分子シミュレーション技法で追跡した。そしてそれぞれのシミュレーションのデータ（分子を構成する原子の座標集合の時系列; simulation trajectory）から、自由エネルギー地形を計算した。ここで言う自由エネルギー地形は、自由エネルギー値を２分子の重心間の距離で表した関数である。その結果、三つのシミュレーション技法から得られた自由エネルギー地形は一致した。
三つの技法とは、カノニカル分子動力学（MD）、V-AUS 法、VcMD 法である。最後の VcMD 法については、本研究課題を申請した段階ではまだ開発されてなかった。研究課題がスタートした直後に着想を得て、計算を行った。それぞれの計算は、他の結果を参考にすることなく独立に行った。
三つの計算手法からの自由エネルギー地形が一致したことで、シミュレーション・データの信頼性が確認できた。これにより、２分子の離合集散の様子をうまく記述できる構造空間の作成（今後行う）が、精度良く行える。
一般にこの構造空間には構造クラスターが分布するが、隣接した構造クラスター間の転移の速度常数を、カノニカル MD 法とVcMD（または VcMD 法）から別々に導き、両者が一致することを確認できたら、本研究課題の目的が達成されたことになる（この確認は平成２９年度および平成３０年に行う予定である）。もし、計算手法により異なるクラスター分布が得られていたら、比較のために共通の土俵が消失することになる。たとえば、V-AUS から二つのクラスターA と B が得られ、カノニカル MD からそれらが得られなかったとしたら、A と B の間の構造遷移を二つの計算手法で比較できないことになる。その意味で、重要事項が確認できたことになる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
最も大きな作業量を必要とする分子シミュレーションの部分を無事に行えた。三つの計算手法を使い構造サンプリングを行った結果、同一の自由エネルギー地形が得られたので、シミュレーションデータの信頼性が高いことも確認できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは、２分子の離合集散の様子をうまく記述できる構造空間を作成する。そして、構造空間内で隣接するクラスター間の転移の速度常数を、カノニカル MD 法とVcMD（または VcMD 法）から別々に導き、両者が一致することを確認できたら、本研究課題の目的が達成されたことになる。この確認は平成２９年度および平成３０年度に行う予定である。
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| Causes of Carryover |
年度の終盤になり予算が若干余る可能性は理解していたが、それを消化しなければならない緊急な使用目的がなかった。そこで、来年度に有意義に使用したいと考えた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度は、旅費が当初予想していた額よりも増えてしまった。したがって、来年度は旅費として使用したい。
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