generalized Replica-Exchange with Solute Tempering (gREST)

・複合体マルチコンフォーメーション解析
・APOマルチコンフォーメーション生成、タンパク質間ネットワーク推定

開発責任者

杉田有治（理化学研究所開拓研究本部 杉田理論分子研究室 主任研究員）

主な開発者

神谷 基司 (自然科学研究機構分子科学研究所 技術職員）

内容

生体分子系の一部の温度を向上させることでサンプリング効率を向上させる

どんなことができるか

・タンパク質やリガンドなどの一部（溶質）の温度を上げることで、構造や結合の自由エネルギー面計算の信頼性を向上できる
・従来の温度レプリカ交換分子動力学シミュレーションよりも計算コストを下げられる
・従来のREST法よりも柔軟に溶質を選択できる

関係論文

【方法論の開発】
[1] M. Kamiya and Y. Sugita, J. Chem. Phys. 149, 072304 (2018)


【gRESTの適用例】
[2] Y. Sugita, M. Kamiya, H. Oshima, S. Re, "Replica-Exchange Methods for Biomolecular Simulations" In: Bonomi M., Camilloni C. (eds) "Biomolecular Simulations", Methods in Molecular Biology, vol 2022, Humana, New York, NY (2019)

[3] A. Niitsu, S. Re, H. Oshima, M. Kamiya, Y. Sugita, J. Chem. Inf. Model. 59, 3879-3888 (2019)

[4] S. Re, H. Oshima, K. Kasahara, M. Kamiya, Y. Sugita, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 116, 18404-18409 (2019)

使用例

1. タンパク質の折り畳みへ適用した。（参考文献[1])
2. 糖鎖の構造サンプリングへ適用した。（参考文献[2])
3. リゾチームへのリガンド結合シミュレーションへ適用し、結合ポーズの予測に成功した。結合するリガンドと結合しないリガンドを正しく分類することができた。（参考文献[3])
4. レプリカ交換アンブレラサンプリング法(REUS)と組み合わせることでリガンド結合のメカニズムを解明した。（参考文献[4]）

マニュアル・チュートリアル資料

マニュアルはGENESISのページのダウンロードサイトからダウンロード可能です。
https://www.r-ccs.riken.jp/labs/cbrt/tutorial/

関連する教科書

M.P.Allen，D.J. Tildesley. Computer Simulation of Liquids. Oxford Science Publications，2017

ソフトウェアのホームページ・入手方法

https://www.r-ccs.riken.jp/labs/cbrt/

問い合わせ先

GENESISのメーリングリスト genesis@riken.jp
技術的な質問はGENESISのページのForumで受付中