生体反応機構および協同現象解明のための大規模系局所振動解析の開発

当研究室では巨大系の効率的計算のためのElongation法を開発してきた。この中のルーチンの一つとして超効率的ポテンシャルエネルギー面構築法の開発として、小分子に対する領域局在化軌道に基づく分子動力学法および局所振動解析法の構築を、巨大生体分子の効率的構造最適化の検証と合わせて行なってきた。応用例として糖鎖の一つであるキシレンオリゴマーに対し、ELG-構造最適化法により、水が付加した場合の局所的構造最適化計算を行い、Active部分の挙動において興味深い結果を得ることができて論文公表した。反応部と逆の末端は構造がＦＩＸされるため、最適化を行う必要がないことの証明されており、これに対して、Elongation- MD法を適用し、さらにグローバルな最適構造を得ることに成功した。これらの応用計算を通して糖鎖のような柔らかい系に対しても本方法が有効性であることを示した。一方、将来の遷移状態解析に向けてプログラムＧＡＭＥＳＳにおける、Vibrational Self-Consistent Field (VSCF) 法をElongation法に組み込んだElongation-vib法の開発に取り組んた。ここでは、System-Environment-局所振解析法を考案し、系全体の影響を注目するサイトに取り込んだ形で、大きな系の中の一部の振動モードをより正確に、これにより局所的な振動モードをActive領域ベースで求めることができるように発展させた。ポリアセチレンや簡単なペプチドに応用し、全系に対する振動モードと良好な一致を得ることを確認することができた。これらの成果は、さらなる大規模系への応用に向けた、局所分子動力学法と局所振動解析法をElongation法と結合した状態にて効率よく稼動するための手法の展開につながっている。

当研究室では巨大系の効率的計算のためのElongation法を開発してきた。この中のルーチンの一つとして超効率的ポテンシャルエネルギー面構築法の開発として、小分子に対する領域局在化軌道に基づく分子動力学法および局所振動解析法の構築を、巨大生体分子の効率的構造最適化の検証と合わせて行なってきた。応用例として糖鎖の一つであるキシレンオリゴマーに対し、ELG-構造最適化法により、水が付加した場合の局所的構造最適化計算を行い、Active部分の挙動において興味深い結果を得ることができて論文公表した。反応部と逆の末端は構造がＦＩＸされるため、最適化を行う必要がないことの証明されており、これに対して、Elongation- MD法を適用し、さらにグローバルな最適構造を得ることに成功した。これらの応用計算を通して糖鎖のような柔らかい系に対しても本方法が有効性であることを示した。一方、将来の遷移状態解析に向けてプログラムＧＡＭＥＳＳにおける、Vibrational Self-Consistent Field (VSCF) 法をElongation法に組み込んだElongation-vib法の開発に取り組んた。ここでは、System-Environment-局所振解析法を考案し、系全体の影響を注目するサイトに取り込んだ形で、大きな系の中の一部の振動モードをより正確に、これにより局所的な振動モードをActive領域ベースで求めることができるように発展させた。ポリアセチレンや簡単なペプチドに応用し、全系に対する振動モードと良好な一致を得ることを確認することができた。これらの成果は、さらなる大規模系への応用に向けた、局所分子動力学法と局所振動解析法をElongation法と結合した状態にて効率よく稼動するための手法の展開につながっている。