| 研究課題/領域番号 |
16K05517
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
肥後 順一 大阪大学, たんぱく質研究所, 特任教授(常勤) (80265719)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 遷移確率 / 自由エネルギー / 効率的サンプリング / カノニカルサンプリング / アダプティブアンブレラ / 速度定数 / 平衡定数 |
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| 研究実績の概要 |
平成２９年度は、アミノ酸であるアラニン２分子が互いに結合と乖離を繰り返すシミュレーション（室温、１気圧相当の体積）を実行し、自由エネルギー地形を得た。２分子は、溶媒（水分子）で満たされた周期的境界ボックス内に配置した。２分子間の分子間距離を反応座標にして、二つの効率的構造サンプリング法（V-AUS 法、VcMD 法）で立体構造探索おこなった。合わせて通常のカノニカルMDシミュレーションを長時間行った。効率的構造探索法である V-AUS 法と VcMD 法は、同程度の構造探索効率が得られた。一方、カノニカルMD法は汎用的によく使われる手法であるが、V-AUS 法とVcMD 法に比較して構造探索効率は 1/10 程度である。言い換えると、室温の平衡分布（カノニカル分布、および自由エネルギー地形）を得るために、V-AUS 法とVcMD 法に比べてカノニカルMD法は 10 倍程度長いシミュレーションをしなければならなかった。ここまでの結果でも発表する価値があるので論文発表した： T. Hayami, K. Kasahara, H. Nakamura, J. Higo. J Comput Chem. (2018) doi: 10.1002/jcc.25196.（査読有）
なお、上記論文には巻とページがまだ割り振られていない。そこで、「研究発表」の「雑誌論文」欄では便宜的に巻番号もページ番号も１と記述している。
この結果は、本研究課題の最終目標に到達するための基礎になる。すなわち、V-AUS 法、VcMD 法のシミュレーションの軌跡から状態間遷移確率を算出し、それをカノニカルMDから求めた状態間遷移確率と比較することで、本研究課題は完結される。
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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
効率的構造探索法（または generalized ensemble method）と呼ばれる一連の構造探索法からは、理論上、実時間での速度定数が得られないことになっている。本研究の目標は、生体分子系の効率的構造探索法を行い、そこから（得られるはずのない）速度定数を求めることである。そのために必要なシミュレーション（３種類：V-AUS 法とVcMD 法、および通常行われるカノニカルMD法）を２年目までに完了した。残った仕事（速度定数を求めること）は、３年目に行う。今後新たな大規模な計算は必要ない。予算の大部分を東京工業大学のTSUBANEシステムの計算機使用料に費やしたが、計画から遅れることなくシミュレーションを完了できた。
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| 今後の研究の推進方策 |
１年目、２年目で３種類のシミュレーションを行ったが（上の「現在までの進捗状況」で説明した）、大規模な計算が必要であった。特に、効率的構造探索法（VAUS法とVcMD法）の結果を比較する相手であるカノニカルMD法の計算に時間を要した。
今後は大規模なシミュレーションを行う必要はない。すでにハードディスク内に保存してあるシミュレーション・データ（スナップショットの連続）から、それぞれ速度定数を導き出す。そして、３種類の手法の間で速度定数を比較する。
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