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myPrestoの特徴 |
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- 従来、タンパク質の分子シミュレーションは、原子運動の遅い現実の系をありのままに計算することにこだわるあまり、長時間の計算時間によっても十分な分子シミュレーションができませんでした。 myPrestoでは、現実の系をありのままに計算するのではなく、原子運動が実際よりも激しい仮想的な系を計算することで、従来よりも短時間のうちに幅広い構造探索を行い、もっともらしい構造情報を引き出す技術―拡張アンサンブル法−を採用することで、効率的なモデリング計算を可能にしています。 拡張アンサンブル法の一種であるマルチカノニカル法(McMD)は、統計力学的に厳密な理論的枠組みと強力なサンプリング能力が得られるが、収束が難しく手作業が多いという欠点がありました。myPrestoでは、新たに開発したSimulated Tempering/Force-biased McMDによる自動収束手法の実装により、収束の操作を自動化でき、蛋白質や蛋白質−薬物複合体の精密なモデリングに広く応用できます。 また、近年注目されているTsallis統計を決定論的に実現するTsallis dynamicsを実装しています。
- in silicoスクリーニングのための蛋白質・低分子有機化合物ドッキング手法を開発し、タンパク質とリガンドの複合体を、4秒程度の計算時間で約56％という高い確率で高精度(RMSD 2Å以内)に再現することができます(AMD Opteron/Intel Xeon使用時)。グリッドポテンシャルを蛋白質表面のラフな形状を考慮し滑らかにすることで、ノイズを低減した構造探索を可能にしています。 myPresto version3の約2倍の速度とより高いスクリーニング精度を達成しています。
- 厳密な結合エネルギー評価のための、厳密で純粋な分子動力学計算による蛋白質−リガンドの結合自由エネルギーを見積るFilling potential法を開発し実装しています。
Filling potential法の説明(動画 1分7秒 13MB)
- myPrestoの多くの機能は、複数の計算機で処理を分散・並列計算できるように設計されており、蛋白質・低分子有機化合物ドッキングは、多数のPC上で計算を分散動作させるグリッド環境でも動作するようにも開発されています。
- 多数の標的蛋白質と化合物との蛋白質ー化合物相互作用行列を利用した新しいin silicoスクリーニング手法(Multiple Target Screening method/Docking Score Index method)の解析ツールを実装。 ランダムなスクリーニング実験に比較し、高い確率で数十倍の効率の薬物スクリーニングが実現可能です。
- 二次元電子カタログから三次元構造を生成し半経験的量子化学計算で原子電荷を計算するためのツールが用意されています。 またコンビナトリアルに分子を生成するツールもあります。
- 特許調査を実施済み。
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myPrestoでの機能 |
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- 受容体−低分子ドッキングエンジンsievgene： in silicoスクリーニングなどのための、蛋白質などの受容体と薬物低分子とのフレキシブルドッキングを行うドッキングエンジンを追加しました。mol2ファイル形式で準備された一般的な分子を扱うことができます。
- 自動化されたマルチカノニカル・Simulated Tempering分子動力学シミュレーション： 構造未知の蛋白質ループ領域のモデリングや蛋白質―薬物複合体の構造精密化に有効なマルチカノニカル・Simulated Tempering分子動力学を使いやすく自動化しています。
- GB/SA及びASA法などの溶媒和モデル： 並列化効率の極めて高い水分子を顕に考慮しないGB/SA及びASA法などの溶媒和モデルを様々な手法と組み合わせてモデリングシミュレーションに活用できます。
- NPT計算の実装： 温度・圧力一定の分子動力学シミュレーションを斜方セル、直方体セルなど6種類のセルで実行でき、剛体モデルとの併用も可能で生体膜・膜蛋白質の計算が行えます。
- Particle mesh Ewald(PME), Fast multipole method (FMM)など、長距離クーロン力の計算を実装しています。
- 一般の低分子をAMBER7/AMBER8 GAFFでモデリングできます。
- 受容体−低分子ドッキングエンジンsievgeneは、Windows PCグリッド(Grid-MP United Devices社)に対応し、多数のWindows PCで並列動作することが可能です。
- 化合物データベースを生成する(二次元電子カタログ(SD file)から3次元mol2ファイルを生成する)ツール類が利用可能です。また、与えられた分子のフラグメントを組み合わせ、コンビナトリアルに多数の分子を自動生成するツール(VCOL)が利用可能です。
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myPrestoの設計仕様 |
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設計仕様と実際のソースコードは一部異なる場合があります。
プログラムの理論に関する情報は、BIRC 構造情報解析研究チーム
のホームページで公開しています。 |
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入手方法および問い合わせ |
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“大阪大学蛋白質研究所附属プロテオミクス総合研究センター”Web site |
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myPresto保守・最新情報(登録ユーザーのみ) |
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myPrestoのバグ情報・バグフィックスなど最新情報は、下記Web siteを参照ください。使用許諾に同意されたユーザーのみ利用可能です。
“大阪大学蛋白質研究所附属プロテオミクス総合研究センター”Web
site |
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本ソフトウェアの著者、引用文献について |
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