2014 Fiscal Year Annual Research Report
タンパク質の自動量子化学計算法と電子状態DBの開発
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25730174
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
平野 敏行 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (60451887)
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2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 量子化学 / タンパク質 / 電子構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
PDBに登録されているタンパク質構造を取得し、自動的に量子化学計算に適したモデリングと量子化学計算を実行する基盤研究を行った。PDBに登録されているタンパク質構造の多くはX線結晶構造解析結果により得られたものであり、水素原子の位置情報が不足している。電子状態計算を達成するにあたり、水素原子をはじめとする欠陥原子があってはならない。本研究では自動的に水素原子を付加するシステムを構築した。また、構造上の歪みや異常接近原子対を取り除く構造緩和システムも構築した。本システムでは分子力学法に基づく構造緩和手法を採用した。基本的なアミノ酸残基の分子力学パラメータは既存のものを利用した。分子力学パラメータが用意されていないヘテロ分子については、自動的に半経験分子軌道計算結果から分子力学パラメータを適用するシステムを構築した。
大規模分子の電子状態計算において、正しくまた効率良く収束解を得るためには、SCF繰り返し計算を収束結果になるべく近い値を初期値として始めることが重要である。本研究では、タンパク質という大規模分子の初期値を作成する方法として、擬カノニカル局在化軌道(QCLO)法を採用した。大規模分子の初期値を得るために、繰り返しサブユニットの電子状態計算が必要になるが、良質な初期値を得ることができるために、結果として早くかつ安全に収束解を得ることができる。
QCLO法の計算手順を人手で行うことは、煩雑かつ面倒である。そこで、QCLO法により自動的に初期値を得るためのQCLO法計算システムを構築した。本システムはPythonで開発されている。ジスルフィド結合やイオン対、ヘテロ分子などの複雑なタンパク質構造に対応するため、計算すべきタンパク質ごとに細かい計算指示ができるよう工夫した。本研究により、タンパク質の電子状態計算を自動的に達成する基盤技術を構築した。
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Research Products
(5 results)
