ヘテロポリマーの物性とprotein foldingへの応用

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ヘテロポリマーの物性は、タンパク質のfoldingの問題とも関連しており、興味深い。ここではstickerを持つポリマーに関してマルチカノニカル・モンテカルロ法を用いて平衡状態のconfigurationについて研究した。モデルとしては、2次元正方格子上にポリマーを配置する。引力が働くstickerがポリマー上に等間隔にあるとする。モノマーを動かすアルゴリズムには、bond fluctuation methodを採用する。sticker間の相互作用は、最近接の時に‐u(u>0),次近接の場合に‐u/2,それ以外の場合はゼロとする。2つstickerが結合した場合にそれ以上結合できないモデルもあるが、ここでは複数個のstickerの結合を許すモデルを考える。sticker間の結合エネルギーに比べて、温度が同程度または低い場合、普通のメトロポリス法では位相空間の局所安定な所に状態が捕まってしまって、抜け出すのに時間がかかる。この問題を回避するために、Bergらのマルチカノニカル・モンテカルロ法を用いた。慣性半径のスケーリング指数に関しては、相互作用の影響で、中性ポリマーに比べて小さい値が得られた。また、慣性半径の分布については、低温では、全部のstickerが集まった状態で小さい半径の所に鋭いピークを持っており、高温では大きい半径の所に広いピークになっている。中間の温度で、両者の共存状態になっており、モンテカルロステップが進むにつれて、両方の状態を行ったり来たりしている。またこのモデルでモノマー数が多くなると、転移温度は低くなる傾向がみられた。半径分布の2つのピークは、DNAの実験でも確認されている。DNAの場合は、クーロン力など長距離相互作用もあり、鎖も長いが、今回のような短距離相互作用のモデルでも同様の現象が見られることは興味深い。