量子化学的手法を用いて化学反応の詳細な解析を行うことはリガンド-レセプター間の反応に関しての電子状態解明や軌道解析、遷移状態探索においても極めて重要であります。しかし、タンパク質全体に対して量子計算を適用するには、現在のコンピュータ技術では膨大な時間をコストを要してしまいます。QSiteは高精度な力場パラメータOPLS2001とSCHRÖDINGER社が誇る高速、高精度量子計算プログラムJaguarを組み合わせることで、量子計算では現実的ではなかったリガンド-レセプター間の計算も高精度に計算することを可能としました。QSiteにはProf. Richard A. Friesnerらが開発したQM/MM法を利用、QM-MM部分の境界にforzen-QM Orbitalを定義（プロテインにのみ対応）することで、非常に高精度な計算を実現しています。
The deoxy form of Hemerythrin
The oxy form of Hemerythrin
量子計算部分
量子計算部分には高速・高精度に加え、金属を含む系での非常に良好な収束と信頼性の高い結果を提供しているJaguarを利用して、遷移金属を含んだタンパク質を取り扱う場合においても他のプログラムと比較して圧倒的に高い精度を実現しています。
- ECP（有効核ポテンシャル）を含む複数の基底関数
6-31G, cc-pVTZ(-f), cc-pVTZ, LACVP, LAV3P, LACV3P
polarization, diffuse関数も考慮可能 - HF(RHF, UHF)法、B3LYPを利用したDFT(RDFT, UDFT)法
- 一点エネルギー計算、構造最適化計算
- 遷移状態構造最適化計算
Standard, LST, QST - 一点エネルギー計算においてはLMP2法も利用可能
- 溶媒和計算 (PBF)
- 遷移金属を含む系のInitial Guess生成に最適なTMIG(transition-metal Initial guess)アルゴリズムを搭載
力場計算部分
反応中心部以外には分子力学計算を適用し、効率的なシミュレーションを可能としています。
- OPLS1999, OPLS2001を採用
- forzen-QM Orbitalによる高精度計算を実現
ユーザーインターフェース
インプットファイルの編集を必要とせず、各種計算に関して1つのパネルから設定および実行が可能となっています。
- マウスクリックによる容易なQM/MM領域の指定
- 分子軌道や電子密度の表示等、結果の参照
- 【参考文献】
- - Gherman, B. F.; Lippard, S. J.; Friesner R. A., "Substrate hydroxylation in methane monooxygenase: Quantitative modeling via mixed quantum mechanics/molecular mechanics techniques", J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 1025-1037.
Gherman, B. F.; Baik, M.; Lippard, S. J.; Friesner, R. A., "Dioxygen Activation in Methane Monooxygenase: A Theoretical Study", J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 2978-2990.- - Guallar, V.; Friesner, R. A., "Cytochrome P450CAM Enzymatic Catalysis Cycle: A Quantum Mechanics/Molecular Mechanics Study", J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 8501-8508.
- - Gherman, B.F.; Goldberg, S. D.; Cornish, V. W.; Friesner, R. A., "Mixed Quantum Mechanical/ Molecular Mechanical (QM/MM) Study of the Deacylation Reaction in a Penicillin Binding Protein (PBP) Versus in a Class C β-Lactamase", J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 7652-7664.
- - Guallar, V.; Jacobson, M.; McDermott, A.; Friesner, R. A., "Computational Modeling of the Catalytic Reaction in Triosephosphate Isomerase", J. Molec., Biol., 2004, 337, 227-239.
- - Guallar, V.; Friesner, R. A., "Cytochrome P450CAM Enzymatic Catalysis Cycle: A Quantum Mechanics/Molecular Mechanics Study", J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 8501-8508.
- 【稼動環境】
* MaestroはLinux, Windowsのみ対応Linux： OS RHEL 3.0 or 4.x, SUSE 9.0, SUSE SLED 9 or 10, CentOS 4.x, Red Hat Linux 7.3 or 9.0 Hardware x86-compatible processor, AMD, K6, Athlon, Opteron
創薬分子設計ソリューション SCHRÖDINGER Suite
配座探索プログラム MacroModel
高速量子計算プログラム Jaguar
高速・高精度ドッキングプログラム Glide
結合自由エネルギー計算プログラム Liaison
QM/MM計算プログラム QSite
蛋白質立体構造予測プログラム Prime
Pharmacophore 3D-QSAR解析プログラム Phase
3次元構造自動発生プログラム LigPrep
ADME物性予測計算プログラム QikProp
統計解析・化合物類似性評価プログラム Strike
コンビナトリアルライブラリ自動構築・自動ドッキングプログラム CombiGlide
pKa予測・イオン化モデル自動発生プログラム Epik
蛋白質活性部位予測プログラム SiteMap
蛋白質X線結晶構造精密化プログラム PrimeX
生体分子向けモンテカルロシミュレーションプログラム MCPRO+
SCHRÖDINGER社製品統合インターフェース Maestro
Induced Fitドッキング解析ソリューション Induced Fit Docking
蛋白質-リガンド間ディスクリプタ計算ソリューション Ligand &
Structure-Based Descriptors
QMドッキング解析ソリューション QM-Polarized Ligand Docking
