分子シミュレーションプログラムmyPresto用インタフェース MF myPresto

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myPrestoとは・・・

myPrestoは、国等から委託を受けて実施した「生体高分子立体構造情報解析」等のプロジェクトの中で開発した分子シミュレーションを構成するプログラム群等です。 医薬品開発支援のために作成され、タンパク質等のモデリング、膜蛋白の計算、薬物ドッキング・薬物スクリーニング等を高速に行うことができます。詳しくはこちら

 

MF ｍｙPrestoの成果

• インフルエンザウイルスのRNAポリメレースPA-PB1複合体阻害剤（横浜市立大学・朴先生と共同）
  15化合物を発見（ヒット率30％）
  この阻害剤はインフルエンザの全ての型に有効と思われる
  1日2化合物をアッセイ3カ月で66個→化合物を製薬会社にライセンス手続中

• μオピオイド受容体アゴニスト（A社と共同）
  48化合物を発見（ヒット率12％）
  重度の鎮痛、重度のかゆみどめ、せきどめに有効と思われる（アッセイ：HTS)

• 農薬（B社と共同）
  23化合物を発見（ヒット率12.3％）
  数人のチームが市販ソフトを駆使した研究と競争したが、市販ソフトのヒット率3%に対し4倍有効だった（アッセイ：HTS)

• プロスタグランジンD2合成酵素阻害剤（大阪大学、井上先生との共同）
  15化合物をお発見（ヒット率10％）
  筋ジストロフィー、皮膚炎などの炎症に適用可能（アッセイ：1日数個）

• 抗マラリア薬（大阪大学井上先生との共同）
  約10化合物を発見、ヒット率10％　（アッセイ：1日数個）

• cMet蛋白質複合体抗がん剤（金沢大学　松本先生と共同）
  約10化合物、ヒット率3％（アッセイ：1日数個）

• TNF-α転換酵素阻害剤（C社と共同）
  35化合物を発見、ヒット率3.6%
  市販ソフトで化合物探索も事前に行われたが、市販ソフトでは化合物は発見できなかった（アッセイ:HTS)

• ハンチントン病、ダウン症関連蛋白質複合体阻害剤（横浜市立大学、西村先生）
  4化合物を発見。ヒット率3％程度 （アッセイ：2年で100個）

• エピゲノム関連蛋白質（東京大学先端研、児玉先生）
  10ヒット、ヒット率5%
  アッセイ：1週間で16個→8化合物を特許出願2009-172912

• その他、合計11標的蛋白質に対して200以上の新規活性化合物を3〜50%のヒット率で発見
  通常、計算機スクリーニングは扱う対象の半数でしか有効でなく、またヒット率も最大10％とされる。
  myPrestoはほとんど外すことなく扱った標的に対してヒット化合物を発見し、10％台のヒット率を頻繁に記録している。
  タンパク、タンパク複合体阻害剤のような難しい標的で成功している。

MF ｍｙPresto　機能

モデリング ｜ MD計算 ｜ トラジェクトリ解析 ｜ ドッキングシミュレーション

●　モデリング （MF tplgene)

・元となる構造データ
　　PDB / MOL2
・フォースフィールド
　　アミノ酸　　　Amber96, Amber99, CHARMm19,CHARMm22
　　ヌクレオチド　Amber96, Amber99
　　リガンド　　　Amber GAFF, Amber 99
・不足原子の付加
・溶媒付加
　　タイプ　−　直方体、球、楕円
　　溶媒モデルの選択(TIP3P、TIP4P)
・カウンターイオン配置
　　直接指定、濃度指定(生理食塩水)、中和のための自動計算
・タンパク、核酸、リガンド(MOL2形式)複合データのモデリング

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●　エネルギー極小化計算 (MF cosgene) 　

・方法
　　最急降下法、共役勾配法
・拘束条件
　　原子位置拘束、距離拘束
モデリングされた構造から初期設定を自動生成
　　シーケンスビューまたは、シーンウィンドウ上でのマウス操作
　　による拘束箇所の指定
・境界条件
　　境界なし　　　GB法、ASA法
　　剛体反発壁　　球、楕円
　　周期境界条件　Ewald法、PME法
　　モデリングされた構造から初期設定を自動生成
・SHAKE法　　　

　　最急降下法で適用可能

●　MD計算 (MF cosgene)　

・アンサンブル
　　Cannonical(NVT)、Micro-cannonical(NVE)、NPT
・温度制御方法（NVT）
　　Hoover-Evans Gaussian constraint法
　　Nose-Hoover法

・圧力制御方法（NPT）
　　Andersen法
　　Parrinello Rahman法
・時間積分法
　　Leap-frog Verlet法
　　Velocity-Verlet法
・拘束条件
　　(エネルギー極小化計算と同じ)
・境界条件
　　(エネルギー極小化計算と同じ)
・SHAKE／RATTLE法
・出力トラジェクトリデータ
　　エネルギートラジェクトリ
　　座標トラジェクトリ
・シミュレーションのリスタート
・シミュレーション実行中の構造の3次元的可視化

・MPIによる並列計算

　　Open MPI、MPICH、MPICH2

　　SSHを介した並列計算機上でのエネルギー極小化計算、 MD計算のジョブ投入と状態の監視

 

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●　トラジェクトリ解析機能

・トラジェクトリデータの変換と書出

　DCD、AMBER、GROMACS
・構造の書出し

　PDB、MOL2
・指定した分子のトラジェクトリの抜き出し

　溶媒、イオンを削除したトラジェクトリデータなど
・トラジェクトリプレーヤー
　3次元ウィンドウ上でのアニメーション再生

・リファレンス座標からのRMSD計算
　　gnuplot上でのエネルギートラジェクトリのプロット

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●　ドッキングシミュレーション （MF sivgene)

・リガンドフレキシブルドッキング

・受容体ポケットの位置をグラフィカルに作成、確認

・複数のリガンドを一度にドッキング計算

 

1.　トポロジーファイルの作成

↓

2.　分子界面の作成

↓

3.　受容体ポケットの作成

↓

4.　グリッドポテンシャルの作成

↓

5.　ドッキングシミュレーション

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