1. プログラム名

SCUBA

2. 開発責任者

石田 恒（日本原子力研究開発機構 研究副主幹）

3. 主な開発者

石田 恒（日本原子力研究開発機構 研究副主幹）

4. 内容

概要

全原子モデル計算により核酸やタンパク質などの生体高分子を対象にした分子動力学シミュレーションを実行する。

詳細

SCUBAは計算負荷の高いクーロン静電相互作用力に代表される遠距離相互作用計算についてはParticle-Particle Particle-Mesh(PPPM)法を搭載し、またエネルギー最小化法、主成分解析法、分子動力学シミュレーション法、自由エネルギー摂動法、入力データ参照法、出力データ解析法、動的ロードバランス法、など様々な機能が装備されている。

5. どんなことができるか

• X線回折、NMR、電子顕微鏡像による構造情報が存在するタンパク質、核酸などの動態の分子動力学シミュレーション。
• 例として、ホリデイジャンクションの動態、リボソームの動態、DNAヒストン複合系（ヌクレオソーム）など。

6. 関係論文

[1] Ishida, H. and Hayward, S., Path of nascent polypeptide in exit tunnel revealed by molecular dynamics simulation of ribosome, Biophys. J., 95:5962-5973 (2008) [Pubmed]

[2] Ishida H., Branch migration of Holliday junction in RuvA tetramercomplex studied by umbrella sampling simulation using a path-search algorithm, J. Comput. Chem., 31, 2317-2329 (2010)  [Pubmed]

[3] Ishida H, Molecular dynamics simulation system for structural analysis of biomolecules by high performance computing, Progress in Nuclear Science and Technology, 2, 470-476 (2011) [PDF]

7. チュートリアル資料

なし

8. 関連する教科書

なし

9. マニュアル

なし

10. 処理の手順

SCUBAでは生体高分子構造ファイル、エネルギーパラメターファイルを入力として、分子動力学シミュレーションを実行し、トラジェクトリー情報を出力します。

11. ソフトウエアのダウンロード

現在非公開

12. 著作権

日本原子力研究開発機構、東京大学

13. ソフトウエアの概要

(1)計算モデル化の方法

全原子モデルによる古典分子動力学法

(2)計算方法

ニュートン型およびランジェバン型の分子動力学法を用意し、系の時間発展を数値的に求めることができる。

(3)並列化の方法

空間分割法、レプリカ交換法

(4)開発言語等

Fortran90, MPI, OpenMP