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

开发大型系统的局部振动分析，以阐明生物反应机制和协同现象

基本信息

批准号：
13F03331
负责人：
青木百合子
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03331/
关键词：
Elongation-vib法 Elongation-構造最適化法 Elongation-MD法糖鎖

项目摘要

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。

我们的实验室已经开发了一种伸长方法，用于有效计算大型系统。这些例程之一，我们开发了一种超高的势能表面构建方法，并已构建了一种分子动力学方法和一种基于针对小分子的区域占地轨道的局部振动分析方法，并结合了验证巨型生物分子的有效结构的验证。作为一个应用示例，当通过ELG结构优化方法添加水时，使用糖链之一来计算局部结构优化，并在活动部分的行为中获得了有趣的结果，并发表了论文。由于与反应部分相反的末端的结构是固定的，因此已证明无需执行优化，并且为此，应用了伸长 - MD方法来实现全局最佳结构。通过这些应用计算，还证明了诸如糖链等软系统的有效性。同时，对于将来的过渡状态分析，我们一直在开发一种伸长率VIB方法，该方法将振动自洽场（VSCF）方法纳入程序游戏中的延伸方法。在这里，我们设计了一种系统 - 环境 - 环境振动分析方法，并将整个系统的效果纳入了关注系统的站点，并将其开发到更准确地允许以活动区域为基础确定局部振动模式。已确认将应用于聚乙炔和简单肽，以与整个系统的振动模式获得良好的一致性。这些结果导致开发了在伸长方法与伸长方法结合使用的状态下有效运行局部分子动力学和局部振动分析方法的方法，以进一步应用大规模系统。