2000 Fiscal Year Annual Research Report
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12680650
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
斎藤 稔 弘前大学, 理工学部, 教授 (60196011)
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| Keywords | 熱安定性 / 分子動力学シミュレーション / 予測 / 蛋白質 / アミノ酸置換 / 並列計算機 / 並列化 |
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| Research Abstract |
本研究の第一の目的は、これまで筆者が開発してきた蛋白質の熱安定性の計算を行う一連の手順(アミノ酸置換->分子動力学シミュレーション->自由エネルギー計算)を自動化することであった。第二の目的は、この計算方法を並列計算機上で高速化することによって、蛋白質のアミノ酸置換を網羅的に行って、多数の変異体の安定性を短時間で計算することであった。また、これらの手法を用いて、実験に先んじて計算を行い熱安定性を予測する事であった。本年度は、まず、熱安定性の一連の計算(アミノ酸置換->分子動力学シミュレーション->自由エネルギー計算)を行うために必要なプログラム(COSMOS90,PERTURB,FENE)をすべて、最新の並列計算機(富士通VPP5000)に移植した。特に、最も計算時間のかかる分子動力学シミュレーションの部分のプログラムCOSMOS90を、高度に並列化することによって高速化することに成功した。そのため、1つの変異蛋白質の熱安定性を半日で計算することが可能になった。一方、核酸結合蛋白質であるMYB R2ドメインについて、2つの変異体の熱安定性を実験的に先んじて計算して予測した。その後、共同研究者が実験を行い予測結果を評価した。その結果、2つのうちの1つの変異体(バリンをメチオニンに変異)は予測結果が正しく、もう一つの変異体(バリンをスレオニン)は正しくないことがわかった。後者については、予測がはずれた原因を明らかにすることによって、正しい計算結果を得られるように計算方法を改善した。今後は、他の蛋白質についても同様の計算を行って、正しい結果が得られることを実証する計画である。
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Research Products
(7 results)
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[Publications] Minoru Saito 他: "Cavity-filling mutations enhance protein stability by lowering the free energy of native state."J.Phys.Chem.B,. 104. 3705-3711 (2000)
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[Publications] Hidetoshi Kono 他: "Stability analysis for the cavity-filling mutations of Myb DNA-binding domain by free energy calculations"PROTEINS : Structure, Function, and Genetics. 38. 197-209 (2000)
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[Publications] 三十尾潔高 他: "並列化Barnes-Hut tree code用いた高精度なタンパク質分子動力学法プログラムの開発"情報処理学会論文誌. 41. 1538-1548 (2000)
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[Publications] Kiyotaka Misoo 他: "Development of Molecular Dynamics Programs for Protein with a Parallelized Barnes-Hut Code"Proc.the Fourth International Conference on High-Performance Computing in Asia-Pacific Region. 2. 1103-1111 (2000)
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[Publications] Takao Yoda 他: "Folding-Unfolding of Goat α-Lactalbumin Studied by Stopped-Flow Circular Dichroism and Molecular Dynamics Simulations"PROTEINS : Structure, Function, and Genetics. 42. 49-65 (2001)
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[Publications] Tadahiro Ohmura 他: "Stabilization of hen egg white lysozyme by a cavity-filling mutation"Protein Science. 10. 313-320 (2001)
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[Publications] Y.Taniguchi 他: "Structure and function of biological systems under extreme conditions : Pressure and temperature effects"Springer-Verlag. 320 (2000)
