2016 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 | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
大塚 教雄 国立研究開発法人理化学研究所, 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 – 2018-03-31
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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法 |
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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する。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）法計算を実行し、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する。得られた計算データから、③1電子軌道の構成要素の解析を行う。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28年度では、前年度に構築したFMO計算上の計算コストを下げ、精度を維持する新規計算法をFMO-LCMO計算上でも対応できるよう計算プログラムへの実装とその整備を行った。FMO-LCMO計算上における従来手法と新規手法間では、得られる数値の差が生じる事が理論的に分かっており、手法間の比較できる数値データの蓄積を行い、項目②と③の数値的な整合性に関する詳細な検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度に構築したFMO計算上での計算コストを下げ精度を維持する新規手法をFMO-LCMO法の計算プログラムに実装と整備を行った。FMO-LCMO計算上では従来手法と新規手法間の数値的誤差が生じる事が分かっていたため、数値的な整合性と精度の検討に時間を費やした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、FMOとFMO-LCMO計算の新規手法を用いて、当初予定のFKBPと機能制御分子系に対して、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。
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| Causes of Carryover |
必要とする計算データの算出に時間がかかり、適切な研究会や会議等に発表参加することができなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
データをまとめ適切な研究会や会議等で発表参加する予定である。
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