2020 Fiscal Year Research-status Report
拡張アンサンブル法と液体論を結合したタンパク質の第一原理三次構造予測法の開発
| Project/Area Number |
20K03879
|
|---|
| Research Institution | Kanazawa University |
|---|
Principal Investigator |
三浦 伸一 金沢大学, 数物科学系, 教授 (10282865)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 拡張アンサンブル法 / ハイブリッドモンテカルロ法 / マルチカノニカルアンサンブル / 3D-RISM理論 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
令和２年度は、本研究課題で開発する手法をアラニンジペプチドに適用し、その有効性等について調べた。この手法のひとつのポイントは拡張アンサンブル法により広く構造サンプリングを行うところにある。この計算は研究代表者のグループで開発したマルチカノニカル一般化ハイブリッドモンテカルロ法により行った。その際には、アラニンジペプチドは全原子モデルにより取り扱い、水溶液環境はgeneralized Born surface area (GBSA)法により記述した。マルチカノニカル分布を用いることにより通常のカノニカル分布を生成するシミュレーションと比べて、配位空間内を格段に幅広くサンプリングすることが可能となった。この手法のもうひとつのポイントは水溶液環境の記述を精密化するために液体の積分方程式理論を用いるところにある。本研究では上述のマルチカノニカル計算から得られた構造に対して液体の積分方程式理論のひとつである3D-RISM理論を適用し、溶媒和自由エネルギーを計算した。積分方程式の方法は近似を含むが、水分子を露わに考慮している陽溶媒モデルに相当する。この3D-RISM計算から得られた各構造に対する溶媒和自由エネルギーおよび対応するGBSA法による溶媒和自由エネルギーを用いて、分布からGBSA法からのバイアスを取り除き3D-RISM計算と整合するカノニカル平均を求めることができる。この手法により室温におけるアラニンジペプチドの主要な二つの二面角に対する分布を計算した。得られた分布は、別途3D-RISM計算より直接求めた室温での二面角に対する分布と良い一致を示し、この手法の有効性を示すことができた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題で開発する手法をアラニンジペプチドに適用し、その有効性を示すことができた。また、これからタンパク質へ研究を進めるための指針を得ることができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は、シニョリンという名称の小さなタンパク質へ研究をすすめる。アラニンジペプチドの場合と同様に全原子モデルを用いて、マルチカノニカル計算を実行する。その後、3D-RISM計算を各構造に対して行い、この手法の有効性等についてさらなる知見を得る。
|
| Causes of Carryover |
コロナ禍により参加を予定していた学会等がオンラインによる実施となり、旅費等に余剰が生じた。この分と翌年度分を併せてコンピュータを購入し、本研究課題の一層の推進に資する。
|
