| 研究課題/領域番号 |
17K05143
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
福田 育夫 兵庫県立大学, シミュレーション学研究科, 特任教授 (40643185)
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| 研究分担者 |
森次 圭 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 特任准教授 (80599506)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 分子動力学 / 相互作用計算 / 力学系 / 運動方程式 / サンプリング / 数値積分 |
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| 研究実績の概要 |
分子動力学 (MD) シミュレーションは，生体系における種々のメカニズムの解明やそれに基づく薬物の設計等を可能にしてきた．しかし，現状のMD計算においては，シミュレーション条件に関して，技術的問題に起因した様々な制約が存在する．これを解消するために，従来の相互作用カットオフの考え方を一般化する方法，及び対象とする物理系に他の任意の環境系を容易かつ統計力学的厳密に合成させる安定な数値解法を開発してきた．
一般化カットオフ法については，各関数表現についての検討を進め，計算精度についての考察を行なった．これによって理論的構築ができ，多様なシミュレーションを可能にするための基盤を構築した．
合成系密度力学 (DDD) 法については，実用系を用いた最終的検証として，パラメタを熱浴温度として，これを揺らがすcNH法を，溶媒分子を露わに扱ったペプチド系に適用した．水中のシニョリン系においては，力学諸量の分布が高精度に得られ，エネルギーと熱浴温度間の力学的・統計的な関係性についても理論と一致した．また２種類の環状ペプチドにも適用し，さらに環境の影響を調べるために，溶媒として水及びDMSOの２種類を選定し詳細な解析を行った．その結果，実用的なシミュレーション時間で十分な状態サンプリングを実現でき，熱力学諸量を高精度に求められる事を確認した．さらに，得られた構造サンプルの統計解析により，環状ペプチドの細胞膜透過性について新たな知見を得ることにも成功した．加えて，従来のadaptive biasing法のアプローチとの比較も行い，類似点と差異を明らかにすることで，本手法の位置づけを明確にした．
なお，cNH法のモデル系への検証の中で特異な現象を発見し，これを分析する中で，物理系の対称性を起因とする，MD方程式に内在する非エルゴード的要因を明らかにすることができた．
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