分子表面積近似による溶媒和自由エネルギーの高精度・高速計算方法の開発

开发利用分子表面积近似的高精度、高速溶剂化自由能计算方法

• 批准号: 16680013
• 负责人: 升屋 正人
• 金额: $ 12.98万
• 依托单位: Kagoshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16680013/
• 关键词: 溶媒和自由エネルギー; 溶媒触媒表面積; 分子表面積・体積; タンパク質の立体構造予測; SASA法; RISM理論; 溶媒接触表面積

遺伝子上の核酸配列の情報に基づき細胞内で合成されたアミノ酸配列はそのままでは機能を持たない.立体構造を形成してはじめて機能が発現する.ところがこの立体構造形成機構についてはまだ十分に明らかにされていない.この解明を目的とした計算機シミュレーションにおいては溶媒分子を考慮すること,すなわち,溶媒和自由エネルギーの計算が必要となる.溶媒和自由エネルギーの計算には時間がかかるため,高速に計算する方法が求められてきた.高速に溶媒和自由エネルギーを求める方法の一つに,分子表面積を用いた近似解法(SASA法)がある.これは,分子に含まれる各原子を原子団に分類し,原子団ごとの溶媒接触表面積にパラメータを乗じたものの総和として溶媒和自由エネルギーを求める方法である.SASA法では表面積を高速に計算できれば溶媒和自由工ネルギーを高速に計算できる.そこで本研究では,平成16年度に表面積・体積の数値的解法に対して,新しい高速化アルゴリズムを開発するとともに,原子表面に均等に点を分布させる方法を用いて精度の向上を図った,表面積・体積・溶媒和自由エネルギーの高速計算プログラム,NSOLを開発した.このプログラムにより,これまでにない速度と精度での表面積・体積・溶媒和自由エネルギーの計算を実現した.また,NSOLを用いた溶媒和自由エネルギーの計算には,パラメータである各原子ごとの溶媒和自由エネルギーの寄与をあらかじめ定めておく必要がある.これまでにも研究の例があるが,正しいと言えるパラメータがない.そこで平成17年度に,正しい溶媒和自由エネルギーを与える理論として知られているRISM理論を用いて分子の複数の構造の溶媒和自由エネルギーを計算し,最小二乗法によりNSOLで用いるパラメータを定めた.従来のパラメータと比較した結果,よりRISM理論に近い溶媒和自由エネルギーを与えることが明らかになった.これにより,これまでにない速度でRISM理論による結果に近い溶媒和自由エネルギー計算を実現できた.これらの結果を受けて平成18年度は,実際のタンパク質の立体構造予測シミュレーションへの導入を試みた。その結果、構造予測計算の前提となる力場パラメータの違いが計算結果に与える影響が大きく、溶媒和自由エネルギー計算だけを精密化してもよい結果が得られないことが明らかになった。

The information on the nucleic acid arrangement on the left ribs is the basis of the synthesis in the cell. The acid arrangement is functional and the three-dimensional structure is formed.じめて Function が発appears する.ところがこのthree-dimensional structure forming mechanism についIt's very clear Computer シミュレーションにおいてはsolvent molecule をconsider すること, すなわち, solvent and free エネルギーのcalculation がとなる.solvent and Free calculation time, high speed calculation method, high speed solution and free calculation method. Method の一つに, molecule surface area を Use いた approximate solution method (SASA method) がある.これは, molecule にcontains まれるeach atom を atom 団に classification し, atom団ごとのsolvent contact surface areaにパラメータを multiplyじたものの総和としてsolvent and free solvent method. SASA method. Surface area and high-speed calculation of the solvent and free labor force of the high-speed calculation of the surface area and volume of this study. The solution method of numerical value is に対して, the new high-speed アルゴリズムを开発するとともに, the atomic surface is equal and the point distribution is させる method and the precision is used いてUp を図った, surface area, volume, solvent and free エネルギーの high-speed calculation プログラム, NSOL を开発した.このプログラムにより,これまでにないSpeed and accuracyでのsurface area・volume・solvent and freedomエネルギーのcalculationを実appearsした.また,NSOLを用いたsolvent and freedom Calculation of エネルギーのには,パラメータであるeach atomic solvent Free and easy to use Example of research on れまでにもがあるが,正しいと语えるパラメータがない.そこでHeisei 17に,正しいsolvent and free エネルギーをwithえる theory and としてknowledge られているRISM theory をUse いてmolecule のcomplex number のsolvent and free エネルギーを calculation し, least squares method によりN SOL is used to compare the results of SOL's いるパラメータをdetermination.従来のパラメータと, よりRISM theory's close solvent and free エネルギーをえることが明らかになった.これにより,これまでにないspeed The result of RISM theory and the calculation of near solvent and free solvent The result of 実appears is the result of 2018. The result of the calculation, the premise of the structural prediction calculation, the calculation result of the force field, and the influence of the force field, the big one. , solvent and free calculation of the precision of the results of the calculation of the results of the calculation of the results.