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タンパク質の動的構造に関して、立体構造データベース(PDB)を基にした2次情報データベースとして、基準振動データベースProModeが構築されつつある。基準振動解析では、分子の自由度として2面角のような内部座標を用いると変数の数が少なくなり計算に都合がよい。しかし複数分子の系では外部自由度の扱いが複雑になるためほとんど行われていなかった。ProModeをより充実させるため、なるべくもれなくPDBにあるタンパク質複合体の基準振動解析ができるように我々がこれまで開発してきた2面角系のプログラムを整備した。
一般に複合体の基準振動解析では、Eckart条件を複合体中のある1つの分子に限って適用することにより、その分子の重心を固定したときの重心に対する各原子の相対変位(内部運動)が求められる。複合体全体の基準振動から内部運動を差し引いたものが外部運動で、分子中のすべての原子の外部運動を平均することにより分子の重心運動の並進・回転成分を定義して解離会合モードを解析した。解析した数十種類のプロテアーゼー阻害剤複合体や抗原-抗体複合体では有意の並進成分を持つモードはほとんど存在せず、回転成分は少数のモードにのみ偏在しており、その分布から複合体の動的構造を分類できることが示唆された。
基準振動解析に必須の前処理で計算時間のかかるエネルギー極小化計算のOpenMPを用いた並列化を行った。2コアのCPUでは1.5倍程度、4コアのCPUでは最大2倍程度の加速率が得られた。
解析結果をProModeに登録して公開するにあたり、複合体全体のデータに加えて各分子毎の内部運動と外部運動及びそれらの相関を並べて表示する等の機能をデータベースサーバーに付け加えた。3月末時点で約100種類の複合体のデータを公開した。

【研究分担者】
輪湖博	早稲田大学	社会科学総合学術院	教授	(Kakenデータベース)