タンパク質のための分極ポテンシャルの開発

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アラニンとフェニルアラニンのアミノ酸の側鎖モデルである、エタンとベンゼンを取り上げ、分極ポテンシャルの開発を行った。最近我々が開発した分子の多中心分極率を決定するPOP(Polarized One-electron Potential fit)法を用い、分子の多中心分極率の決定を行った。POP法では、分子表面の分極-電子ポテンシャルをab initio分子軌道法を用いて求めておき、そのポテンシャルを再現する古典的な誘起双極子を、非線形最適化法で決定する。分子動力学計算で使用する簡単な多中心誘起双極子モデルを見つける目的で、6種類のモデルの検討を行った。その結果、静電場によって誘起される分子の分極は、原子上に置いた等方的な双極子またはボンドに沿った異方的な双極子のみでは、うまく表わすことが出来ないことがわかった。しかし、等方的な双極子と異方的な双極子を組み合わせて用いることによって、分極は適切に表すことができる。組み合わせたモデルでは、分子軌道法の計算結果に対するパーセント誤差は、わずかに10%程度である。ベンゼンのような異方性の強い分極を示す分子でも、かなり高い精度で誘起分極を再現することが可能である。タンパク質のような不均質で強い静電場がかかる系に対する、分極可能な力場を作成する上で、多中心双極子モデルは非常に有用である。