2014 Fiscal Year Research-status Report
大規模分子系１電子軌道計算法を活用したインシリコ医薬分子設計の理論と技術開発
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26860084
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
大塚 教雄 独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 研究員 (30465968)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | インシリコ創薬 / 分子間相互作用 / 1電子軌道 / フラグメント分子軌道 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、分子設計技術の礎となるFMO-LCMO法を実際のタンパク質－タンパク質機能制御分子複合体系に適用し、エネルギー解析のみで進められてきた分子間相互作用に対して分子軌道解析の概念を導入する事を目的としている。具体的には、タンパク質と数種の制御分子の複合体に対して、大規模分子複合体系の分子軌道構成やその要素解析を行う。まず最初に取り扱うタンパク質－タンパク質機能制御分子複合系として、実験、MD計算、QM/MM計算から結合親和エネルギーが算出されているFKBP (FK506- binding protein)とその機能制御系をテスト系として用いる。具体的な手順として以下を実行する：①我々による修正を施したフラグメント分子軌道（FMO）法計算を実行、②我々が開発した大規模分子系１電子軌道計算（FMO-LCMO）法を用いて1電子軌道と軌道エネルギーを算出。得られた計算データから、③1電子軌道の構成要素の解析。④有意なデータより理論の構築や分子設計指針を検討する。
平成26年度では、手順①から③をテスト系に対し実行した。ここでは、1ノード計算によるデータを集めた。次に手順①と②の間の必要な開発作業として、並列実行されたFMO計算の並列計算用ファイル処理のインターフェースの設計とプログラム作成・改変を行った。これにより、FMO計算において、1ノード計算だけでなく多数ノード計算の実行も可能となり、その後のFMO-LCMO計算への処理効率化を図った。
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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
これまでFMO-LCMO計算の処理では、1ノードのFMO計算によるファイルのみ適用可能であったが、並列計算用ファイル処理のためのインターフェースプログラムの作成と改変に成功したため、多数ノード計算にも対応可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、平成26年度と同様にタンパク質－タンパク質機能制御分子複合系としてFKBPとその機能制御系に対して、いくつかの異なる計算条件と環境効果に関するデータの蓄積と解析を行い、計算による分子設計への指針をまとめる。また実際の創薬ターゲット系の選定を進める。
計算条件としては、(1)参照配置としてHartree-Fock法または密度汎関数法(DFT)における1電子軌道の差異の解析、(2)DFTにおいて、van der Waals相互作用を考慮した汎関数による解析、を実行する。
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| Causes of Carryover |
招待講演の依頼があり、発表参加予定していた研究会へ参加できなくなったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究結果を充実させ、適切な研究会で発表参加する予定である。
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Research Products
(2 results)
