2012 Fiscal Year Research-status Report
拡張アンサンブル混合法による蛋白質フォールディング過程の研究
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24570189
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
米澤 康滋 近畿大学, 先端技術総合研究所, 教授 (40248753)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤澤 雅夫 近畿大学, 生物理工学部, 准教授 (20258065)
吉田 久 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (50278735)
菊川 豪太 東北大学, 流体科学研究所, 講師 (90435644)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | フォールディング / 分子動力学シミュレーション / 拡張アンサンブル法 |
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| Research Abstract |
平成24年度は本研究を推進するためのプログラム整備とその動作確認作業を実施した。
まず、蛋白質の詳細なフォールディング過程を記述し得る様々な集団反応座標にMETAD法を対応可能にするプログラム改良を、今まで開発してきた分子動力学プログラムに実装した。まず始めに、系の時間空間的な履歴に応じて集団反応座標上にガウス型ポテンシャルを置くメタダイナミックス（METAD）サブルーチンプログラムを作成した。次はこのガウス型ポテンシャルがもたらす力を計算して系がより多く訪れた反応座標領域から訪れたことがより少ない領域に、系の分布が力学的にシフトするように相互作用に関連するサブルーチンプログラム群を修正した。プログラムの改良作業は、研究代表者米澤が行い、米澤と研究分担者菊川がクロスチェックする形で10残基の小蛋白質Chignolinを対象にして代表者の機関が保有する高性能コンピュータと本研究費によって購入した高性能コンピュータで本改良分子動力学プログラムが動作することを確認している。
次に、ChignolinのN末端とC末端間の距離を反応座標として、メタダイナミックス法を実施してその位相空間探索能力を調査した。プログラムの実施には共同研究者藤澤の協力を頂き、データ解析には共同研究者吉田の協力を得た。その結果、この反応座標はMETAD法によって完全ではないが適切な反応座標として使用し得ることを確認した。さらに慣性半径Rgを反応座標とするMETAD法を共同研究者菊川の協力を得てプログラムに実装した。N末端とC末端間の反応座標の場合と同様に、METAD法で分子動力学シミュレーションを実施してその反応座標としての性質を詳細に調査した。その結果、慣性半径Rgも蛋白質のフォールディングを記述する反応座標として適切な性質を有することを確認することができた。
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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
本研究推進のための申請者が開発した複合拡張アンサンブル理論の分子動力学プログラムの実装作業および修正作業、さらにその分子動力学シミュレーション実施によるプログラムの確認作業等に関して本研究は、当初の予定に従って順調に進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度以降は、今までに実装および修正した分子動力学シミュレーションプログラムを基に、METAD法とMCAMD法を組み合わせて蛋白質の構造特性を詳細に研究するための反応座標の研究とその効率化に焦点を当てた研究展開を集中して実施する予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成24年度の高性能コンピュータ2台の購入が当初の予定よりも安価に購入できた。それらは平成25年度に繰り越して、本年度にもう一台の高性能コンピュータを追加購入して本研究を遂行するための計算機能力を向上させる予定である。また平成24年度に整備したプログラム資源を活用して国内外の学会で成果を発表する事にも注力する。さらに他機関の共同研究者である菊川との連携を密にする目的で、相互に打ち合わせの為の出張を実施する予定である。
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Research Products
(1 results)
