共同研究・競争的資金等の研究課題

2004年 - 2006年

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

文部科学省  科学研究費補助金(若手研究(A))  若手研究(A)

課題番号
16680013
体系的課題番号
JP16680013
担当区分
研究代表者
配分額
(総額)
20,280,000円
(直接経費)
15,600,000円
(間接経費)
4,680,000円
資金種別
競争的資金

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。

リンク情報
URL
http://kaken.nii.ac.jp/d/p/16680013.ja.html
KAKEN
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16680013
ID情報
  • 課題番号 : 16680013
  • 体系的課題番号 : JP16680013