RISM理論により溶媒効果を取り入れた第一原理からのタンパク質の立体構造予測

使用 RISM 理论根据结合溶剂效应的第一原理预测蛋白质结构

基本信息

批准号：
16014222
负责人：
光武亜代理
金额：
$ 3.14万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

拡張アンサンブル法であるレプリカ交換法とシミュレーティッド・テンパリング法を組み合わせたレプリカ交換シミュレーティッド・テンパリング法、シミュレーティッド・テンパリングレプリカ交換法の開発を行った。従来のシミュレーティッド・テンパリング法より容易にエネルギー空間上のランダムウォークを実現し、この有効性を示した。この研究に関しては、今年度論文として出版された。また、統計力学に基づくRISM理論と拡張アンサンブル法を結合したアルゴリズムの開発を行った。RISM理論で溶媒効果を取り入れる場合、全エネルギーが温度に依存する。今までの拡張アンサンブル法ではエネルギーが温度に依存する場合を取り扱うことができなかったが、レプリカ交換法を修正して、溶媒の温度依存性を取り入れた拡張アンサンブルシミュレーションができるようになった。この手法の有効性を示し、論文としてまとめた。今年度は既存のタンパク質のソフトTinkerに3D RISM理論のアルゴリズムを取り込むプログラム開発を行った。また、Tinkerに拡張アンサンブル法を取組む作業も行った。これにより、3D RISM理論を用いた拡張アンサンブルシミュレーションができるようになった。3D RISM理論は計算時間を必要とするために、既存のコンピュータではフォールディングシミュレーションは難しいが、現在gridコンピュータを使ってこれを行おうとしている。昨年度から系として50000原子からなる水を取り入れた56残基からなる小タンパク質の分子動力学レプリカ交換シミュレーションも行っており、これも、現在進行中である。これらのデータの解析などを行うために、6ノード12cpuからなるクラスターを購入した。

我们已经开发了一种复制交换模拟的回火方法和一种模拟回火方法，该方法结合了扩展的集合方法复制方法和模拟回火方法。与传统的模拟回火方法相比，通过更容易地在能量空间上实现随机步行来证明这种有效性。这项研究今年作为论文发表。我们还开发了一种算法，该算法将基于统计力学的RISM理论与扩展的集合方法结合在一起。当Rism理论融合溶剂效应时，总能量取决于温度。先前的扩展合奏方法无法处理能量取决于温度的情况，但是通过修改复制品交换方法，现在可以执行延长的集合模拟，以结合溶剂的温度依赖性。该技术的有效性被证明并作为论文进行了编译。今年，我们开发了一个将3D RISM理论算法纳入现有蛋白质软叮当质的程序。我们还致力于实施Tinker的扩展合奏方法。这允许使用3D RISM理论进行扩展的集合模拟。 3D RISM理论需要计算时间，因此在现有计算机上很难进行折叠模拟，但是我们目前正在尝试使用网格计算机进行此操作。自去年以来，我们还一直在进行由56个残基组成的小蛋白质的分子动态复制模拟模拟，其中包括50,000个原子作为系统，目前正在进行中。为了分析这些数据，我们购买了一个由6个节点和12个CPU组成的群集。