深層パラメタ変動ダイナミクスと電荷分布依存ポテンシャル関数を用いた分子動力学法

使用深度参数涨落动力学和电荷分布相关势函数的分子动力学方法

• 批准号: 20K11854
• 负责人: 福田 育夫
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of Hyogo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K11854/
• 关键词: 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

分子動力学 (MD) シミュレーションは，生体高分子系や材料系等さまざまなマクロな系の分子レベルでの解析を可能にする．本研究では，MD計算において状態サンプリング法の深化により大規模・複雑系でのミクロ状態のサンプリングを頑強にし，かつ構成粒子間の相互作用計算を精密化することでシミュレーション結果の信頼性を上げる．前年度までに深層のパラメタ変動ダイナミクスのアルゴリズムは完成させているので，具体的応用に際して重要となるシステムパラメタ値の割り当て法を，昨年度の検討を基に，より汎用化させつつ，個々の数値計算スキームにおいて詳細に定式化した．具体的には，手法の効率を左右するパラメタセット値について，その適切性条件を定式化し，とくに重要である行列パラメタの値をその条件を満足するように定めた．各パラメタ値のシミュレーションにおける効果は互いに関連するため，全体として満足しなければならない条件群を定めて，それらをバランス良く満たすような具体的方法を作った．生体分子系等のヘテロで複雑な系で，信頼性の高い計算を遂行するためには，精度をさらに上げる方向の研究が必要であり，このために，従来の経験的関数にとらわれない，相互作用計算の精度を上げる方法を検討・開発している．今年度は，情報として与える電荷分布の定式化のバリエーションを再検討し，補正関数の各項の吟味を理論的・数値的に行った．また既に開発済である零多重極子法との関連性が新たに明らかになったので，この知見を活かす方向性も検討した．

Molecular dynamics (MD) is a new approach to molecular dynamics analysis of biological polymer systems and materials. In this paper, we propose to improve the reliability of MD calculation results by improving the precision of MD calculation and the reliability of MD calculation results. In the past year, the depth of the change in the number of items in the list has been completed. In the past year, the specific use of the item has been important. In the past year, the number of items in the list has been calculated. Specific, the method of effectiveness of the left and right, the appropriate conditions for the formulation, the important, the column, the appropriate conditions for the determination. The results of each class are related to each other, and the whole class is sufficient to determine the condition group, and the concrete method is made. It is necessary to study the direction of high accuracy calculation for biological molecular system and so on, and discuss and develop the method of high accuracy calculation for interaction. This year, the information and the charge distribution are re-examined to correct the theoretical values of the relevant parameters. The relationship between the zero multipole method and the new method is discussed.

项目成果

Non-Ewald Methods for Evaluating the Electrostatic Interactions of Charge Systems: Similarity and Difference

评估电荷系统静电相互作用的非 Ewald 方法：异同

• DOI: 10.1007/s12551-022-01029-2
• 发表时间: 2022
• 期刊: Biophysical Reviews
• 作者: 幸谷智紀;柳澤拓，田村慶信，山田茂;T. Terao;田中泰，新納和樹，西村直志;Ikuo Fukuda and Haruki Nakamura
• 通讯作者: Ikuo Fukuda and Haruki Nakamura

Molecular dynamics scheme coupling a physical system and an environment system: mathematical structure and enhanced sampling

耦合物理系统和环境系统的分子动力学方案：数学结构和增强采样

• 发表时间: 2021
• 作者: 池畑 開斗;藤澤 誠;三河 正彦;Ikuo Fukuda and Kei Moritsugu
• 通讯作者: Ikuo Fukuda and Kei Moritsugu

On Ergodicity for Multi-Dimensional Harmonic Oscillator Systems with Nose--Hoover Type Thermostat

鼻式多维谐波振荡器系统的遍历性--胡佛式恒温器

• DOI: 10.1134/s1560354721020064
• 发表时间: 2021
• 期刊: Regular and Chaotic Dynamics
• 影响因子: 1.4
• 作者: Ikuo Fukuda;Kei Moritsugu;and Yoshifumi Fukunishi
• 通讯作者: and Yoshifumi Fukunishi

Analysis of multiple data sequences with different distributions: defining common principal component axes by ergodic sequence generation and multiple reweighting composition

不同分布的多个数据序列分析：通过遍历序列生成和多重重新加权组合定义公共主成分轴

• DOI: 10.1088/2633-1357/ac0ac2
• 发表时间: 2021
• 期刊: IOP SciNotes
• 作者: Jiang Fei;Chen Xian;Ueda Kazuhiro;Ohgi Junji;三河正彦，照井章，堀込紀行;R. Fujiwara and H. Kitajima;Ikuo Fukuda and Kei Moritsugu
• 通讯作者: Ikuo Fukuda and Kei Moritsugu

Flexibility and cell permeability of cyclic Ras-inhibitor peptides revealed by coupled Nose Hoover equation

耦合 Nose Hoover 方程揭示了环状 Ras 抑制肽的灵活性和细胞通透性

• DOI: 10.1021/acs.jcim.0c01427
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Chemical Information and Modeling
• 影响因子: 5.6
• 作者: Kei Moritsugu;Koh Takeuchi;Narutoshi Kamiya;Junichi Higo;Isao Yasumatsu;Yoshifumi Fukunishi and Ikuo Fukuda
• 通讯作者: Yoshifumi Fukunishi and Ikuo Fukuda