生体分子シミュレーションの最適な条件探索

• 研究課題/領域番号: 26790083
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 計算科学
• 研究機関: 名古屋大学 (2015-2017); 立命館大学 (2014)
• 研究代表者: 永井 哲郎 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (90706566)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 分子動力学シミュレーション

研究成果の概要

本研究では、2014年度より2017年度までの間に、生体分子のシミュレーションにとって重要なレプリカ交換分子動力学法及び、焼き戻し法に関するパラメータの最適な選択法を調べた。 両手法では、実際に調べたい温度よりも高い温度で分子動力学シミュレーションを行う必要がある。しかしながらこのような高温の分子動力学シミュ レーションは不安定である。この問題を払拭する手法として、質量スケールの方法を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Critical size dependence of domain formation observed in coarse-grained simulations of bilayers composed of ternary lipid mixtures (2017)
  • 著者名/発表者名: Pantelopulos George A.、Nagai Tetsuro、Bandara Asanga、Panahi Afra、Straub John E.
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 147 号: 9 ページ: 095101-095101
  • DOI: 10.1063/1.4999709
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] General formalism of mass scaling approach for replica-exchange molecular dynamics and its application (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Nagai
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 86 号: 1 ページ: 014003-014003
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.014003
  • NAID: 210000134221
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] On use of mass scaling for stable and efficient simulated tempering with molecular dynamics (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Nagai, George A. Pantelopulos, Takuya Takahashi, and John E. Straub
  • 雑誌名: Journal of Computational Chemistry 巻: 37 号: 21 ページ: 20172028-20172028
  • DOI: 10.1002/jcc.24430
  • NAID: 120005868235
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Momentum and velocity scaling rules in replica-exchange molecular dynamics simulations with mass manipulation (2015)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Nagai and Takuya Takahashi
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 5 ページ: 011009-011009
  • DOI: 10.7566/jpscp.5.011009
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mass-scaling replica-exchange molecular dynamics optimizes computational resources with simpler algorithm (2014)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Nagai and Takuya Takahashi
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 141 号: 11 ページ: 114111-114111
  • DOI: 10.1063/1.4895510
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] タンパク質結晶の低温構造ダイナミクス (2018)
  • 著者名/発表者名: 永井哲郎, 宮下治, Florence Tama
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会（2018年）
• [学会発表] Temperature dependent behavior of DHFR in crystal environment studied by replica-exchange molecular dynamics (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Nagai, Osamu Miyashita, and Florence Tama
  • 学会等名: IGER International Symposium on Physics of Life
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2017-03-25
  • 国際学会
• [学会発表] 溶液中におけるカルボキシル基の構造平衡に関する古典力場の評価と改良 (2017)
  • 著者名/発表者名: 永井哲郎
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会（2017年）
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Cryo-cooling effect on crystalline DHFR studied by replica-exchange molecular dynamics (2017)
  • 著者名/発表者名: 永井哲郎，宮下治，Tama Florence
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
• [学会発表] The dominant structure of polyglutamic acids under an acidic conditions analyzed by replica-exchange molecular dynamics simulations (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩井良祐，永井哲郎，笠原浩太，高橋卓也
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
• [学会発表] Structural feature of polyglutamic acids studied by enhanced molecular dynamics with explicit solvent (2016)
  • 著者名/発表者名: 永井哲郎，岩井良祐
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] Replica-exchange molecular dynamics study of pH dependent structural changes of polyglutamic acids (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩井良祐，永井哲郎，笠原浩太，高橋卓也
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] Unfolding dynamics of poly-glutamic acid in using molecular dynamics method (2016)
  • 著者名/発表者名: 小笠原直輝，笠原浩太，永井哲郎，高橋卓也
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] AMBER力場におけるカルボキシル基のRISM及びH-REMDを用いた評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 永井哲郎
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] ポリグルタミン酸の酸性条件下におけるレプリカ交換溶質焼き戻し法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 永井哲郎，岩井良祐
  • 学会等名: 第16回蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-06-07
• [学会発表] 陰溶媒モデルのポリグルタミン酸の安定構造への影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩井良祐，永井哲郎，高橋卓也
  • 学会等名: 第16回蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-06-07
• [学会発表] 質量スケールを用いたレプリカ交換分子動力学法と焼き戻し法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 永井哲郎、高橋卓也
  • 学会等名: 日本物理学会 2015 年秋季大会
  • 発表場所: 吹田市
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Structural dependence of poly-glutamic acids on pH studied by replica-exchange molecular dynamics simulations (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩井良祐，永井哲郎，髙橋 卓也
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] レプリカ交換分子動力学法によるプロトン化状態の変化に伴うポリグルタミン酸のヘリックスコイル転移の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩井良祐、永井哲郎、高橋卓也
  • 学会等名: 第62回 日本生化学会 近畿支部例会
  • 発表場所: 草津市
  • 年月日: 2015-05-16
• [学会発表] レプリカ交換分子動力学法によるプロトン化状態の変化に伴うポリグルタミン酸のヘリックス コイル転移の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩井良祐，永井哲郎，高橋卓也
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会(2015年)
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都）
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] Mass scaling in replica-exchange method with the Nose-Hoover thermostat (2014)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Nagai and Takuya Takahashi
  • 学会等名: International Symposium on Extended Molecular Dynamics and Enhanced Sampling: Nose Dynamics 30 Years (NOSE30)
  • 発表場所: 慶応義塾大学（東京都）
  • 年月日: 2014-11-10
• [学会発表] “Mass-scaling replica-exchange molecular dynamics method” (質量を変えたレプリカ交換分子動力学法) (2014)
  • 著者名/発表者名: Tetsruo Nagai and Takuya Takahashi
  • 学会等名: 第52回生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] レプリカ交換分子動力学法のアルゴリズムの改良について (2014)
  • 著者名/発表者名: 永井哲郎，高橋卓也
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（愛知県）
  • 年月日: 2014-09-08
• [学会発表] Mass scaling in replica-exchange molecular dynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Nagai and Takuya Takahashi
  • 学会等名: Computational Science Workshop 2014
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県）
  • 年月日: 2014-08-20