マルチスケールシミュレーション・ソフトウェア
J-OCTA
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Steered MDによるポリペプチドの自由エネルギー変化の解析
Steered Molecular Dynamics（SMD）を用いて、ポリペプチドの構造変化に伴う自由エネルギー変化を解析しました。仮想粒子で末端間距離を制御し、伸長状態からヘリックス状態への変化におけるエネルギー差の評価が可能であり、構造変化の力学的理解やバイオ材料設計への応用が期待できます。
解析・利用例のポイント
- 反応座標に沿った自由エネルギーの変化を解析
- ポリマーの形態変化に対して適用可能
反応座標に沿った自由エネルギーの変化を解析
ポリペプチドとしてアラニン10量体をモデリングし、GAFF力場を設定しました。N末端を固定し、C末端に仮想粒子を結合し、末端間距離を変化させるSteered MD（SMD）計算を行いました。
計算に用いたモデル（アラニン10量体）。N末端を固定しC末端を動かす。
ポリマーの形態変化に対して適用可能
SMDによって得られた自由エネルギーの変化を末端間距離に対してプロットしています。伸長と収縮の過程でほぼ同等の結果が得られ、仮想粒子の速度による違いも比較されています。
(左) ポリペプチドの伸長状態-ヘリックス状態の自由エネルギー変化。 (右) 仮想粒子速度を変えた場合の自由エネルギー変化。
参考文献
- S. Park, et al., “Free Energy Calculation from Steered Molecular Dynamics Simulations Using Jarzynski ’ s Equality,” J. Chem. Phys., 119, 3553, (2003).
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