拡張アンサンブル法によるタンパク質系のフォールディングシミュレーション

使用扩展系综方法模拟蛋白质系统的折叠

• 批准号: 16041239
• 负责人: 光武 亜代理
• 金额: $ 9.22万
• 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 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16041239/
• 关键词: 拡張アンサンブル法; RISM理論; レプリカ交換; シミュレーティッド・テンパリング; モンテカルロ法; タンパク質; 液体論; 分子動力学

既存のタンパク質ソフトウエアであるTinkerに拡張アンサンブル法とRISM理論を組み込むプログラムの開発を行った.まず,Tinkerにモンテカルロ版と分子動力学版の拡張アンサンブルアルゴリズムを導入した.そして,このソフトウエアに3次元RISM理論のアルゴリズムを組見込んだ.3次元RISM理論のプログラムに関しては,分子研の平田グループ(主に丸山博士)と立命館大学の今井講師と共同研究を行った.現在,数十残基の系で,3次元RISM理論により溶媒効果を取り入れた拡張アンサンブルシミュレーションを分子研のグリッドコンピュータシステムを使って,行っている.また,名古屋大学の岡本教授,東京大学の杉田講師,東京工業大学の西川助教授,長浜バイオ大学の依田講師とともに,水を陽に取り込んだ56残基からなる(水分子も含めると約50000原子からなる系)大規模な分子動力学レプリカ交換シミュレーションを行っている.200Kから700Kまでで,224個の温度を用いている.各レプリカが4並列化されており全部で896cpuのコンピュータを用いて大規模計算を行っている.この計算は地球シミュレータを用いている.現在,1レプリカあたり4nsのトラジェクトリを得ている.今後,更に効率の良い拡張アンサンブル法であるマルチカノニカルレプリカ交換シミュレーションへの移行を考えている.また,シミュレーションの途中であるが,これまでの結果の解析を進めている.このトラジェクトリを保存するために2Tのハードディスクを増設した.シミュレーション解析手法の開発も行っており,高分子の分野で使われている緩和モード解析をタンパク質系に取り入れる試みを行った.緩和モード解析のモードは主成分解析のモードよりもより準安定状態の遷移を記述するのに適していることが分かった.上記プログラム開発,テストラン,長時間ランのためにファイルサーバと7ノード14cpuからなるクラスターを増設した.

Existing のタンパク性ソフトウエアであるTinkerに拡张アンサンブル法とRISM theory み込むプログラムの开発を行った.まず,Tinkerにモンテカルロ版とmolecule dynamics versionの拡张アンサンブルアルゴリズムをimportした.3D RISM Theory Dr. Maruyama of the Department of Molecular Science and Technology, Professor Hirata of Molecular Research Institute, and Lecturer of Imai of Ritsumeikan University, are jointly researching the work. Now, dozens of disabled people Basic system, 3-dimensional RISM theory, solvent effect, extraction, molecular research, molecular research Professor Okamoto of Nagoya University, Lecturer of Sugita of Tokyo University, Tokyo Institute of Technology Nishikawa Assistant Professor, Nagahama University Lecturer Yida Yoshida, Mizuyo Yokota 56 Residues からなる (water molecule もcontains めるとabout 50,000-atom からなる system) large-scale molecular dynamics レプリカ exchange シミュレーションを行っている.200K から700 K までで, 224 temperature いている. Each レプリカが4 parallelization されておりall 896cpu のコンピュータをUse いて large-scale calculations を行っている.このcalculationは地シミュレータを Use いている.Now, 1レプリカあたり4nsのトFrom now on, we will be more efficient and efficient.ンサンブル法であるマルチカノニカルレプリカ EXCHANGE シミュレーションへの动行を考えている.また,シミュレーションの中であるが,これまでのRESULTのANALYSISを进めている.このトラジェクトリをSave するために2Tのハードディスクを Increase the establishment of した.シミュレーションanalytic techniqueの开発も行っており, Polymer's division field で わ れ て い る easing モ ー ド analytic を タ ン パ ク mass system に take り 入 れ る trial み を row っ た. easing モ ー ド analytic のモードは Principal component analysisのモードよりもよりquasi-stable state transitionのscribeラム开発, テストラン, 久久ランのためにファイルサーバと7ノード14cpuからなるクラスターを Increase settingした.

项目成果

Generalized-ensemble simulations of biomoleculer system

生物分子系统的广义系综模拟

• 发表时间: 2005
• 期刊: Biophysical J., 88(1)
• 作者: Kamagata;K.;Arai;M.;Kuwajima;K.;新井 宗仁;新井宗仁;A.Mitsutake
• 通讯作者: A.Mitsutake

Combination of the Replica-Exchange Monte Carlo Method and the Reference Interaction Site Model Theory for Simulating a Peptide Molecule in Aqueous Solution.

复制交换蒙特卡罗方法和参考相互作用位点模型理论的结合用于模拟水溶液中的肽分子。

• 发表时间: 2004
• 期刊: J.Phys.Chem.B 108
• 作者: Mitsutake;A.;Kinoshita;M.;Okamoto;Y.;Hirata;F.
• 通讯作者: F.

Replica-exchange extensions of simulated tempering method

• DOI: 10.1063/1.1766015
• 发表时间: 2004-08-08
• 期刊: JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
• 影响因子: 4.4
• 作者: Mitsutake, A;Okamoto, Y
• 通讯作者: Okamoto, Y

拡張アンサンブル入門I

扩展集成 I 简介

• 发表时间: 2005
• 期刊: 分子シミュレーション研究会会誌「アンサンブル」 7(2)
• 作者: Kamagata;K.;Arai;M.;Kuwajima;K.;新井 宗仁;新井宗仁;A.Mitsutake;光武亜代理
• 通讯作者: 光武亜代理

拡張アンサンブル入門IV

扩展集成 IV 简介

• 发表时间: 2005
• 期刊: 分子シミュレーション研究会会誌「アンサンブル」 8(1)(掲載予定)
• 作者: Kamagata;K.;Arai;M.;Kuwajima;K.;新井 宗仁;新井宗仁;A.Mitsutake;光武亜代理;光武亜代理;光武亜代理;光武亜代理
• 通讯作者: 光武亜代理