| 研究領域 | 生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現 |
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| 研究課題/領域番号 |
25102009
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
岡本 祐幸 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (70185487)
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| 研究期間 (年度) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| キーワード | 生体系 / 蛋白質 / 分子シミュレーション / 拡張アンサンブル法 / 自由エネルギー計算 |
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| 研究実績の概要 |
これまで、分子の立体構造サンプリングを大幅に向上させる拡張アンサンブル法をいろいろと開発してきたが、主に、古典力学に基づく系を扱ってきた。しかし、現実の系では、量子効果が大きな影響を与える場合が多く、量子化学計算と拡張アンサンブル法の合体が喫緊の問題であった。本年度、この量子化学計算に拡張アンサンブル法を導入するというテーマに挑戦し、大きな成果を得た。特に、レプリカ交換分子動力学法（REM）とレプリカ交換傘サンプル法（REUS）を強結合近似密度汎関数模型（DFTB）に基づくプログラムパッケージDFTB+に組み込むことに成功した。更には、密度汎関数法などを含む多くの量子化学計算法を含み、広く利用されているプログラムパッケージGAMESSにも、REMとREUSの２つ拡張アンサンブル法を組み込むことに成功した。論文執筆とともに、DFTB+及びGAMESSの管理者に我々のソースコードとマニュアル及びチュートリアルを提供し、広く、世界のユーザーが利用できるようにする予定である。以上により、生体分子系及び人工分子系における、様々な立体構造サンプリングシミュレーションを行う準備が完成した。圧力焼き戻し法と呼ばれる拡張アンサンブル法をユビキチンに適用した分子動力学シミュレーションから得られた立体構造に量子化学計算に基づく、化学シフト計算を実行し、実験結果の圧力依存性を比較し、圧力依存性の分子科学的考察を行なった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまで、古典力学に基づいた拡張アンサンブル法を主に扱ってきたが、今年度、量子化学に基づくシミュレーションでも拡張アンサンブル法を利用できるようにしたことは、より精度の高い計算を可能したことは、大きな進展である。
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| 今後の研究の推進方策 |
量子化学に基づく手法に拡張アンサンブル法を導入することを更に続け、本研究ばかりでなく、様々な研究者が利用可能になるようにしていく。また、これまで、開発した拡張アンサンブル法を人工分子系の構造形成や糖分子を含む生体分子系の大規模シミュレーションに適用していく。
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