|
代謝酵素やトランスポータなど注目されるタンパク質は膜タンパク質であることが多い。そのような分子系に限らず、生体分子の分子動力学(MD)計算においては、静電相互作用を精密に取り扱うことが重要である。しかし、生体膜系での静電相互作用計算には、計算時間の面から、三次元周期型粒子メッシュEwald法を使うことが多い。この場合、膜面に垂直な方向への繰り返しに起因するアーチファクトが危惧される。本研究の目的は、精密・高速なMD計算のために、平面周期性を扱えるような静電相互作用求値のための高速多重極法(FMM)を開発することである。本年度は、生体膜のシミュレーションにおいて特に重要となる圧力制御のためのビリアル求値について検討した。すなわち、まず、一般の周期FMMにおけるビリアルの表式を導出した。それを、「周期性を扱うためにセルの階層性を利用するFMM」に組み込んだ。その際に得た最も重要な知見は、FMM一般において、多重極-局所展開変換がビリアルに対して二種の寄与を生じること、また、そのうち一方は、FMMの枠組みで扱えず、漸近計算量が増加しO(NlogN)となることである。これらの結果は、いずれも、これまで報告されていない。また、数値実験の結果からは、漸近計算量の増加にもかかわらず、現実の計算時間の増加は許容範囲内であること、また、問題点として、本手法によるビリアルの収束性には、単位セルの双極子が大きく影響することが明らかになった。今回は、仮想的な電荷を配置する方法で対処したが、今後、十分な検討が必要であると思われる。
|
