モデリング：分子のモデリングに関連する研究

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分子モデリングに係る基礎研究

自作ソフトウェアを使ったタンパク質の分析や in silico 実験，自作ソフトウェアのためのアルゴリズムの開発研究，密度汎関数法による酵素基質の分析などが置いてあります．
サイトの作業仮説としているリン酸仮説との連携を意図して実験テーマを選ぶことが多いです．

画像は自作ソフトで作成したホスホグリセレートキナーゼの活性中心です．
Builcule を使い PDB ファイルから切り出して，Detrial で表示しました．
タンパク質部分はリボン様式，基質は空間充填様式で表示しています．

タンパク質の分析

• ホスホグリセレートキナーゼ
• グリセルアルデヒド 3-リン酸デヒドロゲナーゼ
• ペプチドの二面角．測定と解析
• and so on.

密度汎関数法

• リボースの分子軌道
• リン酸による活性化
• ピロリン酸の分子軌道

アルゴリズム開発

• 構造アラインメントの開発

in silico 実験

• ペプチドの in silico コンフォメーション実験
• マグネシウムイオンとペプチドとの相互作用モデル

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メソッドの導入

当サイトで開発しているソフトウェアとの連携を想定して導入したときの記録です．
今の所，プラットフォーム にしている OS である Debian GNU/Linux にパッケージ化されたソフトウェアのみを利用しています．
これらは Debian GNU/Linux のメジャーバージョンアップごとに，このディレクトリも改定する予定です．
画像は，導入したソフトウェアで計算したピロリン酸の分子軌道 です．

量子化学ソフトウェアの導入記録や，現在分類不能なコンテンツも置いてあります．

量子化学ソフトウェア

各ソフトウェアの添付ドキュメントの最初の例を試すところから始めて，いくつかの分子の計算と分子軌道を描くところまで進めました．

• 量子化学ソフトウェアの導入 first example：ドキュメントの最初の例を試します
• 量子化学ソフトウェアの導入 PSI4：PSI4 と Gabedit を使って，水などの簡単な分子を計算，表示します
• 量子化学ソフトウェアの導入 NWChem：NWChem と Gabedit を使って，アンモニアなどの簡単な分子を計算，表示します

Python

このディレクトリで導入した RDKit や量子化学ソフトウェアは，Python 環境で利用することが多そうなので，Python に関するコンテンツもここに置きます．

• Python アプリケーションのインストール：venv と pipx の利用：OS のパッケージに入っていないアプリケーションは，pipx や venv 用の仮想環境を利用します
• RDKit 練習ノート：RDKitドキュメンテーション非公式日本語版の最初の部分を，Python API Reference を参照しつつ作成しました

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化学進化について考えてみる

勉強のための作業仮説としてリン酸仮説という仮説を構築しました．
ビルディングブロックから翻訳・転写複製系や糖・有機酸代謝が発生するためにはどのような過程を経なければならないか想像ています．
ビルディングルックの高分子化にポリリン酸が使われたと考え，「リン酸仮説」と名付けています．
初出は 2012 年 5 月 28 日で，骨子は変わっていません．
要約すれば，

• リン酸，リボース，核酸塩基，アミノ酸，脂肪酸などをビルディングブロックとする
• ビルディングルックが高分子化するにはポリリン酸が使われた
• 化学進化とは，図のようなヌクレオチド様化合物を経て，核酸，タンパク質，リン脂質，ビタミンなどに収束する過程である

1. 現在の材料で過去を想像する
2. コンポーネントからプロトセルの形成
3. プロトポリマーの成長
4. 酵素の起源
5. ペプチド，ヌクレオチドの伸長
6. ヌクレオチドの起源
7. 糖・有機酸代謝の発生
8. 時系列展開による要約

画像は，「リン酸仮説」でのイメージ化合物です．す．
リボースの 3' と 5' がリン酸化されています．2' にはアラニンが結合しています．
塩基のように見える部分はオロト酸です．

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