GENESIS

・複合体マルチコンフォーメーション解析
・結合自由エネルギー計算
・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

Jaewoon Jung (理化学研究所 計算科学研究センター 粒子系生物物理研究チーム 研究員）
小林 千草 (理化学研究所 計算科学研究センター 粒子系生物物理研究チーム 研究員）
森　貴治（理化学研究所 開拓研究本部 杉田理論分子科学研究室 専任研究員）
八木　清（理化学研究所 開拓研究本部、杉田理論分子科学研究室 専任研究員）
松永　康佑(埼玉大学 准教授）

内容

タンパク質、膜、核酸、糖鎖など、生体内分子系のための分子動力学ソフトウェア

どんなことができるか

・分子動力学法計算を用いて、タンパク質などの生体分子の動きを観測することができる
・超並列スーパーコンピュータを用いて、巨大な生体分子系のシミュレーションを実現できる
・拡張アンサンブル法が導入されており、タンパク質反応の自由エネルギー面などを高い信頼性で解析できる
・GPUを用いた分子動力学を実行できる

関係論文

【GENESISの論文】
[1] J. Jung, T. Mori, C. Kobayashi, Y. Matsunaga, T. Yoda, M. Feig, and Y. Sugita, WIREs Comput. Mol. Sci., 5, 310-323 (2015)

[2] C. Kobayashi, J. Jung, Y. Matsunaga, T. Mori, T. Ando, K. Tamura, M. Kamiya, and Y. Sugita, J. Compute. Chem. 38, 2193-2206 (2017)

【主な手法論文】
[3] J. Jung, T. Mori, and Y. Sugita, J. Comput. Chem., 34, 2412-2420 (2013)

[4] T. Mori, J. Jung, and Y. Sugita, J. Chem. Theory Comput., 9, 5629-5640 (2013)

[5] J. Jung, T. Mori, and Y. Sugita, J. Comput. Chem., 35, 1064-1072 (2014)

[6] J. Jung, C. Kobayashi, T. Imamura, and Y. Sugita, Comp. Phys. Comm., 200, 57-65 (2016)

[7] J. Jung, A. Naruse, C. Kobayashi, and Y. Sugita, J. Chem. Theory Comput. 12, 4947 (2016)

[8] Y. Matsunaga, Y. Komuro, C. Kobayashi, J. Jung, T. Mori, and Y. Sugita, J. Phys. Chem. Lett., 7, 1446-1451 (2016)

[9] J. Jung and Y. Sugita, J. Comput. Chem. 38, 1410 (2017)

[10] M. Kamiya and Y. Sugita, J. Chem. Phys. 149, 072304 (2018)

[11] J. Jung, C. Kobayashi, and Y. Sugita, J. Chem. Phys. 148, 164109 (2018)

[12] T. Mori, M. Kulik, O. Miyashita, J. Jung, F. Tama, and Y. Sugita, Structure 27, 161 (2019)

[13] J. Jung, C. Kobayashi, and Y. Sugita, J. Chem. Theory Comput. 15, 84 (2019)

[14] K. Yagi, K. Yamada, C. Kobayashi, and Y. Sugita, J. Chem. Theory Comput. 15, 1924 (2019)

【GENESISの適用例】
[15] I. Yu, T. Mori, T. Ando, R. Harada, J. Jung, Y. Sugita, and M. Feig, eLife 5, e19274 (2016)

[16] M. Kulik, T. Mori, Y. Sugita, and J. Trylska. Nucleic Acids Research 46, 9960-9970 (2018)

[8] Y. Matsunaga, Y. Komuro, C. Kobayashi, J. Jung, T. Mor, and Y. Sugita, J. Phsy. Chem. Lett. 7:1446-1451 (2016)

[10] M. Kamiya and Y. Sugita, J. Chem. Phys. 149, 072304 (2018)

[17] H. Oshima, S. Re, M. Sakakura, H. Takahashi, and Y. Sugita, Biophys. J. 116:57-68 (2019)

[18] J. Jung, W. Nishima, et al. Yuji Sugita, and K. Y. Sanbonmatsu, J. Comput. Chem. 40, 1919-1930 (2019)

使用例

1. バクテリア細胞質の大規模分子動力学シミュレーション（参考文献[15])
2. REMD法を用いたリボスイッチの構造ダイナミクスのシミュレーション（参考文献[16])
3. String法を用いたタンパク質構造変化の分子動力学シミュレーション（参考文献[8]）
4. gREST法を用いたタンパク質フォールディングの分子動力学シミュレーション（参考文献[10]）
5. REUS法を用いたタンパク質ーリガンド結合の自由エネルギー解析（参考文献[17]）

マニュアル・チュートリアル資料

マニュアルは　https://www.r-ccs.riken.jp/labs/cbrt/tutorials2019/　からダウンロード可能

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

（英語版）https://www.r-ccs.riken.jp/labs/cbrt/download/　ソフトウェアダウンロード、チュートリアル、講義資料、ベンチマークなど

（日本語版）GENESIS紹介ページ　株式会社理研数理がサポート

問い合わせ先

GENESISのメーリングリスト genesis@riken.jp
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