深層パラメタ変動ダイナミクスと電荷分布依存ポテンシャル関数を用いた分子動力学法

使用深度参数涨落动力学和电荷分布相关势函数的分子动力学方法

基本信息

批准号：
20K11854
负责人：
福田育夫
金额：
$ 2.66万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

分子動力学 (MD) シミュレーションは，生体高分子系や材料系等さまざまなマクロな系の分子レベルでの解析を可能にする．本研究では，MD計算において状態サンプリング法の深化により大規模・複雑系でのミクロ状態のサンプリングを頑強にし，かつ構成粒子間の相互作用計算を精密化することでシミュレーション結果の信頼性を上げる．前年度までに深層のパラメタ変動ダイナミクスのアルゴリズムは完成させているので，具体的応用に際して重要となるシステムパラメタ値の割り当て法を，昨年度の検討を基に，より汎用化させつつ，個々の数値計算スキームにおいて詳細に定式化した．具体的には，手法の効率を左右するパラメタセット値について，その適切性条件を定式化し，とくに重要である行列パラメタの値をその条件を満足するように定めた．各パラメタ値のシミュレーションにおける効果は互いに関連するため，全体として満足しなければならない条件群を定めて，それらをバランス良く満たすような具体的方法を作った．生体分子系等のヘテロで複雑な系で，信頼性の高い計算を遂行するためには，精度をさらに上げる方向の研究が必要であり，このために，従来の経験的関数にとらわれない，相互作用計算の精度を上げる方法を検討・開発している．今年度は，情報として与える電荷分布の定式化のバリエーションを再検討し，補正関数の各項の吟味を理論的・数値的に行った．また既に開発済である零多重極子法との関連性が新たに明らかになったので，この知見を活かす方向性も検討した．

分子动力学 (MD) 模拟可以在分子水平上分析各种宏观系统，例如生物聚合物系统和材料。在本研究中，我们将通过深化MD计算中的状态采样方法，使微观状态采样在大规模复杂系统中更加鲁棒，并细化组成粒子之间的相互作用计算，提高模拟结果的可靠性。由于我们去年已经完成了深度参数波动动力学的算法，因此我们能够在去年的研究基础上推广对特定应用非常重要的系统参数值分配方法，同时还改进了单独的数值计算方案中有详细规定。具体来说，我们为影响方法效率的参数集值制定了适当性条件，并确定了特别重要的矩阵参数的值以满足这些条件。由于仿真中各个参数值的影响是相互关联的，因此我们定义了一组必须整体满足的条件，并创建了一种能够平衡地满足这些条件的具体方法。为了对生物分子系统等异质复杂系统进行高度可靠的计算，需要进行研究以进一步提高准确性，我们正在研究和开发提高作用计算准确性的方法。今年，我们重新审视了作为信息给出的电荷分布公式的变化，并从理论上和数值上检验了校正函数的每一项。此外，由于新揭示了与已经开发的零多极方法的关系，我们还考虑了如何利用这些知识。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Non-Ewald Methods for Evaluating the Electrostatic Interactions of Charge Systems: Similarity and Difference

评估电荷系统静电相互作用的非 Ewald 方法：异同

DOI：
10.1007/s12551-022-01029-2
发表时间：
2022
期刊：
Biophysical Reviews
影响因子：
0
作者：
幸谷智紀;柳澤拓，田村慶信，山田茂;T. Terao;田中泰，新納和樹，西村直志;Ikuo Fukuda and Haruki Nakamura
通讯作者：
Ikuo Fukuda and Haruki Nakamura

Flexibility and cell permeability of cyclic Ras-inhibitor peptides revealed by coupled Nose Hoover equation

耦合 Nose Hoover 方程揭示了环状 Ras 抑制肽的灵活性和细胞通透性

DOI：
10.1021/acs.jcim.0c01427
发表时间：
2021
期刊：
Journal of Chemical Information and Modeling
影响因子：
5.6
作者：
Kei Moritsugu;Koh Takeuchi;Narutoshi Kamiya;Junichi Higo;Isao Yasumatsu;Yoshifumi Fukunishi and Ikuo Fukuda
通讯作者：
Yoshifumi Fukunishi and Ikuo Fukuda

Analysis of multiple data sequences with different distributions: defining common principal component axes by ergodic sequence generation and multiple reweighting composition

不同分布的多个数据序列分析：通过遍历序列生成和多重重新加权组合定义公共主成分轴

DOI：
10.1088/2633-1357/ac0ac2
发表时间：
2021
期刊：
IOP SciNotes
影响因子：
0
作者：
Jiang Fei;Chen Xian;Ueda Kazuhiro;Ohgi Junji;三河正彦，照井章，堀込紀行;R. Fujiwara and H. Kitajima;Ikuo Fukuda and Kei Moritsugu
通讯作者：
Ikuo Fukuda and Kei Moritsugu

On Ergodicity for Multi-Dimensional Harmonic Oscillator Systems with Nose--Hoover Type Thermostat

鼻式多维谐波振荡器系统的遍历性--胡佛式恒温器