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myPresto 5.0- TOOLS-

USER MANUAL
2018/1/14

Copyright (C) 2006-2018 Next Generation Natural Product Chemistry (N2PC)
Copyright (C) 2006-2018 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)
Copyright (C) 2006-2018 Japan Biological Informatics Consortium (JBIC)

myPresto 5.0

本ドキュメントについて
本ドキュメントは、「myPresto 5.0 USER MANUAL」の別冊です。コピーライト、プログ
ラム使用許諾条件、著者および引用文献については、「myPresto 5.0 USER MANUAL」の記
述に準じます。

謝辞
本ソフトウェアの研究開発は、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)、及び、経済産業省(METI)の援助によって行われました。ここに感謝の意を記します。
本ソフトウェアは、故・京極好正博士の推進する研究プロジェクトで開発されました。

目次
1.

概要 .................................................................. 52.

使用方法 .............................................................. 7

3.

setwater .............................................................. 84.

mergetpl ............................................................. 125.

SHAKEinp ............................................................. 14

6.

RIGIDinp ............................................................. 15

7.

GBSAinp .............................................................. 17

8.

自由エネルギー計算（Filling potential 法 + WHAM 法）解析 ............... 18
8.1.

Generate_NextFP..................................................... 18

8.2.

Extract_Atom........................................................ 21

8.3.

Wham_Analysis....................................................... 22

9.

拡張アンサンブル向け解析ツール ........................................ 24
9.1.

reweightFB ......................................................... 25

9.2.

reweightST ......................................................... 26

9.3.

reweightGST......................................................... 27

9.4.

selection .......................................................... 28

9.5.

clustering ......................................................... 3010.

存在確率（Potential Mean Force）解析ツール ............................ 34

10.1.

pmf ................................................................ 34

10.2.

contour ............................................................ 36

11.

pca .................................................................. 37

12.

Gamess2tplinp......................................................... 39

13.

Gauss2tplinp.......................................................... 40

14.

tpl2mol2 ............................................................. 41

15.

add_ion .............................................................. 42

16.

confgene ............................................................. 45

17.

confgeneC ............................................................ 47

18.

自由エネルギー摂動法（開発中） ........................................ 49

18.1.

計算方式 ........................................................... 49

18.2.

vdw パラメータおよび電荷のスケーリング機能（cosgene） ............... 51

18.3.

analyze ............................................................ 53

18.4.

FEP ................................................................ 54

19.

Hgene：詳細は別冊 Hgene マニュアルを参照 ............................... 56

20.

MVO .................................................................. 61

21.

sptool ............................................................... 63

21.1.

Descriptor ......................................................... 63

21.2.

Solubility ......................................................... 65

21.3.

FreqMaker .......................................................... 67

21.4.

wln ................................................................ 67

21.5.

pls ................................................................ 68

21.6.

mlr ................................................................ 68

21.7.

bys ................................................................ 69

21.8.

trans_code ......................................................... 70

22.

tpl2capbc ............................................................ 73

5

1. 概要
本マニュアルは、myPresto に含まれるツールプログラムについて説明しています。
ツールプログラムには、以下のプロググラムがあります。
・ set_water
・ mergetpl
・ SHAKEinp
・ RIGIDinp
・ GBSAinp
・ Generate_NextFP・ Extract_Atom・ Wham_Analysis
・ reweightFB・ reweightST・ reweightGST・ selection
・ clustering
・ pmf
・ contour
・ pca
・ Gamess2tplinp
・ Gauss2tplinp
・ tpl2mol2
・ add_ion
・ confgene
・ confgeneC・ analyze
・ FEP
・ Hgene・ MVO
・ Descriptor
・ Solubility
・ FreqMaker
・ Wln
・ Pls
・ Mlr

myPresto 5.0

・ Bys・ trans_code
・ tpl2capbc

2. 使用方法
myPresto に含まるツールプログラムは、toolsYYMMDD.tar.gz として提供されています。
(YYMMDD は 年 月 日 を 示 す 数 字 が 入 り ま す 。 ) 他 に も 、 同 じ も の が siegene_pack や
cosgene_pack に含まれています。ここでは、toolsYYMMDD.tar.gz に含まれるプログラムの使用方法について説明します。まず、toolsYYMMDD.tar.gz を、書き込み可能なディレクト
リに配置して、次のコマンドで展開します。
% tar –xzvf toolsYYMMDD.tar.gz
展開した後のディレクトリ構造は以下のようになっています。
toolsYYMMDD/|- 0README/|- doc/|- (tool-1)/ (tool-1 というのは、ツールブログラムの一つを指します。)||- 0README||- bin/|||- install.sh|||- test_*.sh(*の部分は、ツールプログラムによって異なります。)|||- (tool-1) (tool-1 のバイナリファイル。install.sh 実行後に出現します。)||- sample/(サンプルファイルが用意されていないものもあります。)||- src/||- (tool-1)/||- src/||- bin/|- (tool-2)/ (tool-2 というのは、ツールブログラムの一つを指します。)||- 0README||- bin/|||- install.sh|||- test_*.sh(*の部分は、ツールプログラムによって異なります。)|||- (tool-2) (tool-1 のバイナリファイル。install.sh 実行後に出現します。)||- sample/(サンプルファイルが用意されていないものもあります。)||- src/||- (tool-2)/||- src/||- bin/tools の下のディレクトリが、それぞれ１つのツールに対応しています。多くのツールプロ
グラムに対して、bin/install.sh と sample/を用意していますが、ツールプログラムによっては、install.sh がないもの、sample/がないものもあります。
install.sh が用意されているツールプログラムについては、そのディレクトリに移動して、次のコマンドを実行することにより、実行バイナリファイルが作成されます。
どちらか一方を実行します。
% bin/install.sh(intel コンパイラを使用しない場合、GNU コンパイラもし

くはシステムの cc を使用します。)
または、% bin/install.sh intel(intel コンパイラを使用します。)

実行バイナリファイルは、 (tools)/bin/の下にコピーされます。テスト実行用プログラムが用意されているものは、bin/test_*.sh(*は、ツールによって異なります)を実行することができます。

3. setwater
蛋白質などの系に水を付加します。作成できる水分子のモデルは、TIP3P または TIP4P です。使用前に、水分子の座標データ（システム添付：tools/setwater/tip3_base.pdb および
tip4_base.pdb）を作業ディレクトリにコピーしておきます。
また、結晶水も付加することができます。結晶水を付加する場合は、結晶水だけを抜き出した PDB 形式の座標を準備してください。この場合の書式は、レコード名"HETATM"、残基名"HOH"としてください。
結晶水の例
HETATM
HETATM
HETATM

1 O
2 O
3 O

HOH
HOH
HOH

1
2
3

-7.948-7.948-7.948-7.948 -7.948-7.948 -4.844-7.948 -1.741【注意】setwater は、事前に周期境界条件、温度 300K、密度 1g/cm3 で平衡化した水の座標をもとに、溶媒水の座標を発生させます。使用前に、水分子の座標データ（システム添付：tools/setwater/tip3_base.pdb および tip4_base.pdb）を作業ディレクトリにコピーしておきます。
【注意】結晶水は PDB などの水素の省略された形（酸素だけ）を想定しています。また、結晶水の付加では、酸素に水素を付加するとき、水素は一定方向にのみ配向します。

入力データ（１）蛋白質など水を付加する系の PDB ファイル名（２）結晶水の PDB ファイルの使用の有無（３）結晶水の PDB ファイル名（結晶水の PDB ファイルを使用する場合）（４）結果の出力の PDB ファイル名（５）水を入れるセルの形状（６）水を入れるセルの半径、セルの辺の長さ：値が正であれば、半径や辺の長さ。値が負であるとき（-r ないし、-x, -y, -z）、蛋白質の一番外側の原子からセルの壁までの最短距
離が r となる半径、または、セルの辺の長さを自動計算する。セルの半径、長さは、出力 PDB
ファイル末尾に、出力される（ver4.2 より）（７）水を入れるセルの中心の種別（系の中心で指定、任意の座標で指定）

（８）水を入れるセルの中心の座標（セルの中心を座標で指定する場合）（９）付加する水分子の密度の係数（通常は 1.0）（１０）van der Waals 半径のダンピングファクター（通常は 1.0）
（１１）水分子のモデル（TIP3P または TIP4P）■使用例 その１: セルの中心、セルの辺の長さを全て自分で設定する場合。
% setwater--- setwater --Input file name (PDB of target molecule) ?
protein.pdb(1)-> none.pdb
Do you use crystal water file (Y or N) ?
Y
(2)
Input file name (PDB of crystal water) ?
crystal_water.pdb(3)-> box.pdb
Input file name (output) ?
new_water.pdb(4)-> res
Input cell type (sphere="S", ellipsoid="E", cube="C", parallelepiped="P") ?
E(5)Input length (A,B,C) ?
10.0 20.0 30.0
(6)-> ellipsoid : 10.0000000000 20.0000000000 30.0000000000
Input center of water (mass center="C", 3D-coordinate="D") ?
D(7)
Input coordinate (X,Y,Z) ?
10.0 0.0 0.0(8)-> coodinate : 10.0000000000 0.0000000000 0.0000000000
Input density of water (usually 1.0) ?
1.0
(9)
->
1.0000000000
Input vdW damping factor (usually 1.0) ?
1.0
(10)
->
1.0000000000
Input water model (TIP3P="3", TIP4P="4") ?
3
(11)
->
TIP3P
%

■使用例 その２：周期系で、蛋白質からセル境界までの距離を 10Åにする。

% setwater--- setwater --Input file name (PDB of target molecule) ?
protein.pdb(1)-> none.pdb
Do you use crystal water file (Y or N) ?
N
(2)
Input file name (output) ?
new_water.pdb(4)-> res
Input cell type (sphere="S", ellipsoid="E", cube="C", parallelepiped="P") ?
C(5)
Input length (A,B,C) ?
-10.0 -10.0 -10.0(6)-> ellipsoid : 10.0000000000 20.0000000000 30.0000000000
Input center of water (mass center="C", 3D-coordinate="D") ?
C(7)
Input density of water (usually 1.0) ?
1.0
(9)
->
1.0000000000
Input vdW damping factor (usually 1.0) ?
1.0
(10)
->
1.0000000000
Input water model (TIP3P="3", TIP4P="4") ?
3
(11)
->
TIP3P
%

■使用例 その３：孤立系で、蛋白質からセル境界までの距離を 10Åにする。

% setwater--- setwater --Input file name (PDB of target molecule) ?
protein.pdb(1)-> none.pdb
Do you use crystal water file (Y or N) ?
N
(2)
Input file name (output) ?
new_water.pdb(4)-> res
Input cell type (sphere="S", ellipsoid="E", cube="C", parallelepiped="P") ?
S(5)
Input length (A,B,C) ?
-10.0
(6)
-> ellipsoid : 10.0000000000 20.0000000000 30.0000000000
Input center of water (mass center="C", 3D-coordinate="D") ?
C(7)
Input density of water (usually 1.0) ?
1.0
(9)
->
1.0000000000
Input vdW damping factor (usually 1.0) ?
1.0
(10)
->
1.0000000000
Input water model (TIP3P="3", TIP4P="4") ?
3
(11)
->
TIP3P
%

4. mergetpl
複数のトポロジーファイルを１つのトポロジーファイルにマージします。
蛋白質－化合物―溶媒系など複数分子を含む系の場合に用います。Ver4.2 より、tplgene で、複数分子を含む系を一括で扱えるようになったので、mergetpl を使う場面は、少なくなっ
ています。
入力データ
（１）マージ対象のトポロジーファイル名（1 個目）（２）マージ対象のトポロジーファイル名（2 個目）（３）マージ対象のトポロジーファイル名（3～10 個目）（４）結果の出力のトポロジーファイル名【注意】ポテンシャル関数指定記述（"TPL> FUNC"行）および非結合相互作用指定記述（"TPL>NONBOND"行）の内容が異なる場合、マージした結果のトポロジーファイルは正しくありません。結果のトポロジーファイルには、最初に入力指定したトポロジーファイルの"TPL> FUNC"行 および "TPL> NONBOND"行 の内容が出力されます。
【注意】上記の問題は、tplgene で作成した蛋白質のトポロジーファイルと tplgeneL で作成した低分子のトポロジーファイルをマージする場合、剛体で取り扱う TIP4P モデルの水分子のトポロジーファイルをマージする場合、また、人手で改変したトポロジーファ
イルを取り扱う場合などで発生しやすいので、特に注意が必要です。

■使用例% mergetpl--- mergetpl --Input file name ? ( end: RETURN )aa.tplInput file name ? ( end: RETURN )bb.tplInput file name ? ( end: RETURN )cc.tplInput file name ? ( end: RETURN )Output file name ?
output.tpl--- done --%

(1)
(2)
(3)

(4)

◆水分子のトポロジーファイルの扱い
水分子のトポロジーファイルとして、TIP3P モデルおよび TIP4P モデルをシステムに添付しています（tools/common/tip3p.tpl および tip4p.tpl）。これらの TIP3P と TIP4P のトポ
ロジーファイルは、"OW"原子に対応する、非結合相互作用指定記述（"TPL> NONBOND"行）の"相互作用タイプ"の内容が異なります。
【TIP3P】
18 0

1 1.76830

0.152000 0.833333 0.500

1 1.7699

0.155000 0.833333 0.500【TIP4P】
18 0

よって、TIP4P のトポロジーファイルを使う場合は、マージの際に"TPL> NONBOND"行の「OW」に相当する部分の値を TIP4P 用に修正する必要があります（TIP3P との混在はない）
。

（省略）
:
TPL> NONBONDS;NUMBER OF TYPE=
1
0 1
2
0 1
3
0 1
4
0 1
5
0 1
6
0 1
7
0 1
8
0 1
9
0 1
10
0 1
11
0 1
12
0 1
13
0 1
14
0 1
15
0 1
16
0 1
17
0 1
18
0 1
:
（省略）

39
1.90800
1.90800
0.60000
0.00000
0.60000
1.48700
1.38700
1.28700
1.18700
1.10000
1.45900
1.40900
1.35900
0.00000
1.82400
1.66120
1.66120
1.769900.086000
0.109400
0.015700
0.000000
0.015700
0.015700
0.015700
0.015700
0.015700
0.015700
0.015000
0.015000
0.015000
0.000000
0.170000
0.210000
0.210000
0.155000

0.8333333
0.8333333
0.8333333
0.8333333
0.8333333
0.8333333
0.8333333
0.8333333
0.8333333
0.8333333
0.8333333
0.8333333
0.8333333
0.8333333
0.8333333
0.8333333
0.8333333
0.8333333

0.500; c0.500; c30.500; h0.500; ho0.500; hs
0.500; hc
0.500; h10.500; h20.500; h30.500; hx
0.500; ha0.500; h40.500; h50.500; hw
0.500; n0.500; o0.500; o20.500; ow

TIP4P

5. SHAKEinp
トポロジーファイルと PDB ファイルから、対象原子の原子番号と拘束距離を指定した
SHAKE ファイルを作成します。このツールで水分子 TIP3P モデルを指定するためには、TIP3Pモデルの SHAKE ファイル（システム添付：tools/SHAKEinp/tip3_shk.model）が必要です。
使用前に、このファイルを作業ディレクトリにコピーしておきます。SHAKE ファイルが作業
ディレクトリの存在しない場合にはシステム内のデータを用いて TIP3P 情報を出力します。
入力データ（１）SHAKE ファイルを作成する系のトポロジーファイルファイル名（２）SHAKE ファイルを作成する系の PDB 名（３）出力 SHAKE ファイル名（４）水分子 TIP3P モデルを使用するか否か（水分子が含まれる場合のみ）
オプション
-itpl
-ipdb
-oshk
-h

<tpl_file><pdb_file><shk_file>

トポロジーファイル名を <tpl_file> に指定します。
PDB ファイル名を <pdb_file> に指定します。
SHAKE ファイル名を <shk_file> に指定します。
SHAKEinp の使用法を表示します。

コマンドライン・オプションを用いて指定した項目は、対話入力での入力がスキップされます。オプションで指定しなかったものだけを対話的に入力することになります。
■使用例% SHAKEinp
Please input TPL filename.
indo_tip3p.tpl
Please input PDB filename.
indo_tip3p.pdb
Please input SHAKE filename.
indo_tip3p.shk
INFORMATION>
H2O was detected.
Do you want to use TIP3P model?[yes/no]
yes

(1)
(2)
(3)

(4)

INFORMATION> toolWriteTip3p
The file "tip3_shk.model" is found.
Information given by this file is used for the Tip3p model.
%% Program is done. %%%% This program is normal end. %%6. RIGIDinp
トポロジーファイルから剛体モデル指定ファイルを作成します。このプログラムではトポロジーファイルから、水素と結合している原子の情報を取得し、その結合原子グループを剛体とみなし、拘束を行います。
水分子の TIP3P、TIP4P モデルを剛体に指定する場合には、TIP3P、TIP4P モデルの剛体指定ファイル（システム添付：tools/RIGIDinp/tip3_rig.model、tip4_rig.model）が必要となります。プログラム実行前に、これらのファイルを作業ディレクトリにコピーしておきます。また、任意のフラグメントの拘束を行う場合には、フラグメント DB ファイル（システム添付：tools/RIGIDinp/fragment.db）にフラグメント情報を記述する必要があります。プ
ログラム実行前に、このファイルを作業ディレクトリに置いて下さい。
Cosgene 自体は、自動で剛体モデル指定ファイルを作成するオプションを内蔵しています。
入力データ（１）剛体モデル指定ファイルを作成する系のトポロジーファイル名（２）剛体モデルの指定レベル（i） 水素原子との結合のみを剛体として指定（ii）（i）に加え、任意のフラグメントを剛体として指定

オプション
-i

<tpl_file>
トポロジーファイル名を<tpl_file>に指定します-l[ allH | fr ]剛体モデルの指定レベルを指定します（i） 水素原子との結合のみを拘束⇒ allH（ii）（i）+ フラグメントを拘束⇒ fr※オプション”-l”を指定しない場合には、水素原子との結合のみを拘束します。

【注意】出力する剛体モデルファイル名は XXX.rig となります。
（XXX はトポロジーファイル名から拡張子を除いたもの）

■使用例% RIGIDinp –i indo.tpl

また、オプション"-h"または、"-help"の指定により、RIGIDinp の使用法を見ることができます。

% RIGIDinp -h
または、% RIGIDinp -help

7. GBSAinp
トポロジーファイルから、GB/SA 用パラメータ指定ファイルを作成します。mkGBSAin.pl
で GB/SA 用パラメータ指定ファイルを作成するためには、GB/SA 用のパラメータ DB ファイル（システム添付：tools/GBSAinp/gb_sa.db）が必要です。使用前に、このファイルを作業
ディレクトリにコピーしておきます。
【注意】入力に PDB ファイルを指定した場合、内部で connectAtomPDB.x を利用します。
その為、connectAtomPDB.x を mkGBSAin.pl と同じディレクトリに配置します。

入力データ（１） GB/SA 用のパラメータ DB ファイル名（システム添付：gb_sa.db）（２） GB/SA 用パラメータファイルを作成する系のトポロジーまたは PDB ファイル名（３） 出力 GB/SA 用パラメータ指定ファイル名■使用例% mkGBSAin.pl%% INPUT DB FILE NAME. %%gb_sa.db%% SELECT INPUT FILE BY THE NEXT NUMBER. %%1 : PDB FILE
2 : TPL FILE
2%% INPUT FILE NAME. %%vas-dih.tpl%% INPUT OUTPUT FILE NAME.
vas-dih.sol%%

8. 自由エネルギー計算（Filling potential 法+ WHAM 法）解析
Filled Potential 計算における反発ポテンシャルと求心ポテンシャルを示す Umbrella
Potential ファイルを作成し、座標トラジェクトリ群と Umbrella Potential の解析結果か
ら自由エネルギーのヒストグラムを解析します。

8.1. Generate_NextFP
MD の座標トラジェクトリ、この MD での Umbrella Potential ファイル、およびユーザ
指定を読み込み、新規の Umbrella Potential ファイルを作成します。
入力データ（１）制御ファイル（１－１）前回の MD での Umbrella Potential 指定ファイル名（１－２）出力 Umbrella Potential 指定ファイル名（１－３）初期座標 PDB ファイル名（１－４）前回の MD での座標トラジェクトリファイル名（１－５）座標トラジェクトリの読み飛ばし回数（１－６）座標トラジェクトリ読み込み回数（１－７）座標トラジェクトリファイル形式 ("s"ingle | "d"ouble)（１－８）PDB ファイルの画面表示オプション("y"es | "n"o)（１－９）求心関数の種別（１－１０）温度（１－１１）ガウス型反発関数の高さ（１－１２）ガウス型ポテンシャル中心座標の更新間隔を制御する範囲（１－１３）ガウス型反発関数の幅（１－１４）求心関数の高さ（１－１５）求心関数の幅（１－１６）目標とする最終座標（１－１７）掃引開始回数、終了回数（２）初期座標 PDB ファイル（３）前回の MD での座標トラジェクトリファイル（４）前回の MD 入力の Umbrella Potential 指定ファイル

■使用例% Generate_NextFP<

genefp.inp

■制御ファイル例
newopt_fp
newopt_fp2
initial.pdb
xx_traject.cor
-1000
2000
s
y
HAR2
300.0
0.5
2.5 6.0
3.0
5.0
1.0
ATOM 4131 O
ATOM 4131 O
1 50; 入力 Umbrella Potential 指定ファイル; 出力 Umbrella Potential 指定ファイル; 初期座標; 前回の MD のトラジェクトリ; トラジェクトリの読み飛ばし回数; トラジェクトリ読み込み回数; トラジェクトリファイル形式; PDB ファイルの原子表示; 求心関数種別 (HAR1 | HAR2 | LIN1 | LIN2); 対象の温度; ガウス型反発関数の高さ; ガウス型ポテンシャルの中心座標の更新間隔を制御する範囲; ガウス型反発関数の幅; 求心関数の高さ; 求心関数の幅
WAT
839
0.000
0.000 -8.000 15.00 -0.83 ; 目標焦点座標 1
WAT
839
0.000
0.000 -8.000 17.00 -0.83 ; 目標焦点座標 2; 掃引開始回数、終了回数

出力データ（１） Umbrella Potential ファイル
■出力 Umbrella Potential ファイル例
FILL> GAUS2610.0000000
0.0300000; DIMENSION; ATOM ID; WEIGHT DIM=
; RADIUS DIM=

ATOM

1
1
0.000

0.5000000
3.0000000; WEIGHT DIM=
; RADIUS DIM=

ATOM

0.5000000
3.0000000

1; DIMENSION; ATOM ID; WEIGHT DIM=
; RADIUS DIM=

0.000

-2.000 ; CENTER-1 ATOM=

6

0.269

-2.312 ; CENTER-1 ATOM=

6

2
2
0.283

FILL> HAR1
1
6

ATOM

NUMBER OF ATOMSNUMBER OF ATOMS

1
1
0.283

0.269

-2.312 ; CENTER-1 ATOM=

6

8.2. Extract_Atom
MD の座標トラジェクトリ、この MD での Umbrella Potential ファイル、およびユーザ指定を読み込み、Umbrella Potential 対象原子の座標のみ切り出したトラジェクトリファイ
ルを生成します。
入力データ（１）制御ファイル（１－１）Umbrella Potential 指定ファイル名（１－２）座標トラジェクトリファイルの原子数（１－３）座標トラジェクトリファイル数（１－４）入力、出力座標トラジェクトリファイル名（１－５）座標トラジェクトリの読み飛ばし回数（１－６）座標トラジェクトリ読み込み回数（１－７）座標トラジェクトリファイル形式 ("s"ingle | "d"ouble)（２）座標トラジェクトリファイル群（３）前回の MD 入力の Umbrella Potential ファイル
■制御ファイル例
newopt_fp
10234
xx_trj1.cor
xx_trj2.cor
xx_trj3.cor
xx_trj4.cor
-1000
2000
s

w_1.cor
w_2.cor
w_3.cor
w_4.cor■使用例% Extract_Atom<extract.inp; 入力 Umbrella Potential 指定ファイル; トラジェクトリファイルの原子数; 入力トラジェクトリファイル数; 入力/出力トラジェクトリファイル名 - 1; 入力/出力トラジェクトリファイル名 - 2; 入力/出力トラジェクトリファイル名 - 3; 入力/出力トラジェクトリファイル名 - 4; トラジェクトリの読み飛ばし回数; トラジェクトリ読み込み回数; トラジェクトリファイル形式

8.3. Wham_Analysis
複数 MD の座標トラジェクトリと、Umbrella Potential 指定 ファイルから、各トラジェ
クトリでの自由エネルギーを計算します。
入力データ（１）制御ファイル（１－１）最終世代の Umbrella Potential 指定ファイル名（１－２）座標トラジェクトリの読み飛ばし回数（１－３）座標トラジェクトリ読み込み回数（１－４）座標トラジェクトリファイル形式 ("s"ingle | "d"ouble)（１－５） 自由エネルギー計算の平均値計算のサンプリング距離（１－６）WHAM 解析の収束ループ数（１－７）計算温度（１－８）WHAM 解析時のメモリ指定("m"emory | "s"peed)（１－９）座標トラジェクトリファイル数（１－１０）入力座標トラジェクトリファイルと各世代 Umbrella Potential ファイル
（２）各世代の座標トラジェクトリファイル（３）各世代の Umbrella Potential ファイル
■制御ファイル例
w_4.option ; 最終世代の入力 Umbrella Potential 指定ファイル名0; トラジェクトリの読み飛ばし回数
2000; トラジェクトリ読み込み回数s; トラジェクトリファイル形式
0.5; 自由エネルギー計算の平均値計算のサンプリング距離
1000; WHAM 解析収束ループ
310; 計算温度m; メモリ優先4; MD の世代数
w_1.cor w_1.option ; 1 世代目のトラジェクトリファイルと Umbrella Potential ファイル
w_2.cor w_2.option ; 2 世代目のトラジェクトリファイルと Umbrella Potential ファイル
w_3.cor w_3.option ; 3 世代目のトラジェクトリファイルと Umbrella Potential ファイル
w_4.cor w_4.option ; 4 世代目のトラジェクトリファイルと Umbrella Potential ファイル■使用例
% Wham_Analysis<

wham.inp

出力データ（１） 自由エネルギー計算結果
標準出力の最後に下記のようなトラジェクトリ番号、RMSD、自由エネルギーの表を出力します。指定された範囲に座標が存在しない場合は自由エネルギーの欄に"--------"
を出力します。
■出力ファイル例
FILL> GAUS
2
6

1

; DIMENSION; ATOM ID

NUMBER OF ATOMSINFORMATION> WHAM ANALYSIS RESULT
EXP-ID R.M.S.D(A) AVERAGE
1 4.000000
0.000000115
2 4.513558
0.000000103
3 4.090083
0.000000228
4 3.778652
0.000000000

FREE-ENERGY
0.984069810E+01
0.990723128E+01
0.942155513E+01-----------

9. 拡張アンサンブル向け解析ツール
拡張アンサンブルでの結果を解析するためのツールです。
各種の拡張アンサンブル MD でサンプリングした構造をクラスタリングし、代表的な構造
を PDB ファイルとして出力します。
本ツールは座標抽出ツールと座標クラスタリングツールの二つで構成されています。
(1)トラジェクトリ抽出ツール
reweighting ツールが出力したエネルギー確率分布を元に座標トラジェクトリを抽出するツール(2)座標クラスタリングツール
座標トラジェクトリをクラスタリングするツール

cosgeneエネルギー

座標トラジェクトリ

トラジェクトリ
reweighting ツール

各温度のエネルギー分布トラジェクトリ抽出ツール

座標トラジェクトリ

座標クラスタリングツール

PDB ファイル

デンドログラムエネルギー分布9.1. reweightFB
Force-biased McMD のエネルギートラジェクトリファイル、およびユーザ指定を読み込み、新規の canonical 分布を示すファイルを作成します。
入力データ（１）制御ファイル（１－１）Force-biased McMD 法での MD エネルギートラジェクトリファイル名（１－２）出力ファイル名（ａ）収束ループでのループ回数と relative partition function 値（ｂ）エネルギー、密度および総合確率（ｃ）各温度でのエネルギーの canonical 分布（ｄ）温度、平均エネルギー（１－３）ヒストグラムパラメータ（ａ）bin のサイズ(KCAL/MOL)(MD の値とあわせる)（ｂ）bin の個数(MD の値とあわせる)（ｃ）エネルギートラジェクトリのサンプリング範囲の下限（ｄ）エネルギートラジェクトリのサンプリング範囲の上限（１－４）温度、確率密度関数のパラメータ（ａ）シミュレーション時の設定温度（ｂ）出力する canonical 分布の温度下限(K)（ｃ）出力する canonical 分布の温度上限(K)（ｄ）出力する canonical 分布の間隔(K)（ｅ）canonical 分布を求める確率密度関数の下限値（２）Force-biased McMD 法での MD エネルギートラジェクトリファイル■制御ファイル例
F.B.scale; Force-biased McMD のエネルギートラジェクトリファイル名
function.dat dencity.dat canonical.dat temperature.dat; 出力ファイル名
1.0 351 1 44
; bin サイズ bin 数; エネルギートラジェクトリのサンプリング範囲の下限; エネルギートラジェクトリのサンプリング範囲の上限
600 200 800 10 1.d-05 ; 温度 温度下限 温度上限 温度ステップ 確率密度関数下限■使用例% reweightFB<

rew.inp

9.2. reweightST
Simulated-Tempering MCMD のエネルギートラジェクトリファイル、およびユーザ指定を読み込み、新規の canonical 分布を示すファイルを作成します。
入力データ（１）制御ファイル（１－１）Simulated-Tempering 法での MD のエネルギートラジェクトリファイル名（１－２）出力ファイル名（ａ）各温度でのエネルギーの canonical 分布（ｂ）各温度の平均エネルギー（１－３）ヒストグラムパラメータ（ａ）ポテンシャルの bin のサイズ(KCAL/MOL)(実行した MD の値とあわせる)（ｂ）温度の bin のサイズ（ｃ）分布を出力する温度の下限（ｄ）分布を出力する温度の上限（ｅ）温度の分割数（１－４）サンプリング区間（ａ）サンプリング区間の先頭（ｂ）サンプリング区間の最後（１－５）初期温度（２） Simulated-Tempering 法での MD のエネルギートラジェクトリファイル("S.T.energy")■制御ファイル例
S.T.energy; Simulated-Tempering のエネルギートラジェクトリ

canonical average; 出力ファイル名

1.0 100.0 200.0 700.0 6.0 ; ポテンシャル bin サイズ 温度 bin サイズ; 温度下限

温度上限

温度分割数

0 800

; サンプリング区間先頭

600.0; 初期温度

■使用例% reweightST<

rew.inp

サンプリング区間最後

9.3. reweightGST
Generalized Simulated-Tempering MCMD のエネルギートラジェクトリファイル、および
ユーザ指定を読み込み、新規の canonical 分布を示すファイルを作成します。
入力データ（１）制御ファイル（１－１）Generalized Simulated-Tempering 法での MD のエネルギートラジェクトリ
ファイル名（１－２）出力ファイル名（ａ）収束ループでのループ回数とポテンシャルの分配関数（ｂ）エネルギー、密度および総合確率（ｃ）各温度でのエネルギーの canonical 分布（ｄ）温度、平均エネルギー（１－３）ヒストグラムパラメータ（ａ）ポテンシャルの bin のサイズ(KCAL/MOL)(実行した MD の値とあわせる)（ｂ）λの下限 (実行した MD の値とあわせる)（ｃ）λの上限 (実行した MD の値とあわせる)（ｄ）λの分割数（ｅ）G.S.T.でのエネルギー基準値 (実行した MD の値とあわせる)（ｆ）ηの値(実行した MD の値とあわせる)（１－４）サンプリング区間（ａ）サンプリング区間の先頭（ｂ）サンプリング区間の最後（１－５）温度（ａ）分布を出力する温度の下限（ｂ）分布を出力する温度の上限（ｃ）初期温度（２）G.S.T.法でのエネルギートラジェクトリファイル("G.S.T.energy")■制御ファイル例
G.S.T.energy; Generalized Simulated Tempering のエネルギートラジェクトリ

partition dencity canonical average; 出力ファイル名

1.0 0.001 0.006 10 0.0 4.5; bin サイズ λ下限

λ上限

λ分割数

200 800 100; 温度下限 温度上限 温度分割の幅

エネルギー基準値

η値

9.4. selection
トラジェクトリ抽出ツールは、入力したポテンシャルエネルギーの確率分布に従って、座標トラジェクトリの構造を抽出し、再構成するツールです。
入力データ
トラジェクトリ抽出ツールの入力を以下に示します。
(1)座標トラジェクトリ
cosgene の出力トラジェクトリ(2)エネルギー確率分布
reweighting ツールの出力ファイル(3)トラジェクトリ抽出ツールの制御ファイル(3-1)エネルギー確率分布ファイル名(3-2)座標トラジェクトリファイル名(3-3)トラジェクトリファイルの型(Single | Double)(3-4)サンプリング区間先頭(3-5)サンプリング区間最後(3-6)確率分布にかける係数(抽出する座標数はこの係数に比例する)(3-7)出力トラジェクトリファイル名(3-8)原子数
制御ファイル例）
bestfit 対象原子指定ファイル例(水素以外の蛋白質原子のみ bestfit する)
pdf.total
ala8.cor_ST
S
0
10000000
100.0
select.cor
32標準出力例）***** COORDINATE TRAJCETORY SELECT TOOL FOR COSGENE (2005/08/31) *****
FUNCTION : SELECT TRAJECTORY AND OUTPUT TRAJECTORY FILE
INPUT :
(1) ENERGY PROBABILITY DENCTY FUNCTION FILE NAME
(2) COSGENE TRAJCECTORY FILE NAME
(3) TRAJECTORY FORMAT(4) START LOOP NUMBER(5) END LOOP NUMBER(6) SELECTION RATE
(7) OUTPUT TRAJECTORY FILE NAMEOUTPUT :(1)SELECTED TRAJECTORY***************************************************************
INPUT ENERGY PROBABILITY DENCITY FUNCTION FILE NAME
INPUT TRAJECTORY FILE NAME
INPUT COORDINATE TRAJECTORY FORMAT ("S"ingle | "D"ouble)
INPUT START LOOP NUMBER
INPUT END LOOP NUMBER
SELECTION RATE (0.0 < RATEOUTPUT NEW TRAJECTORY FILE NAME***** SELECT TRAJECTORY RESULT*****
1) DISTRIBUTION
POTENTIAL-ENERGY PROBABILITY(%) TRAJECTORIESSAMPLES SAMPLE-RATE(%)-0.55000E+01
0.933
0
0
-----0.45000E+01
1.000
1
1 100.000-0.35000E+01
0.987
0
0
-----0.25000E+01
0.970
0
0
-----0.15000E+01
1.007
0
0
-----0.50000E+00
1.023
44 100.000
0.50000E+00
1.039
22 100.000
0.15000E+01
1.031
44 100.000
0.25000E+01
1.022
10
10 100.000
0.35000E+01
0.952
13
12
92.3080.45000E+01
0.905
10
10 100.000
0.55000E+01
0.837
12
9
75.0000.65000E+01
0.796
15
11
73.3330.75000E+01
0.776
13
11
84.615
P.D.F. SUM= 99.9852000000000
STRUCT SUM=
2000
SAMPLE SUM=
1056
2) INPUT FILESTRAJECTORY FILE
ala8.cor_ST:

3) SELECTIONTOTAL TRAJECTORY NUMBER :2000
SAMPLING BOUND:
0 10000000
SAMPLING NUMBER
:
2000
RATE
: 100.000000000000
OUTPUT NUMBER:
1056
TRAJECTORY FILE:
select.cor***************************************************************

9.5. clustering
各種の拡張アンサンブル計算でサンプリングした構造をクラスタリングし、代表的な構造を PDB ファイルとして出力します。
入力データ（１）制御ファイル（１－１）トポロジーファイル名（１－２）ベストフィットの適用（"Y" | "N"）
（１－２－１）ベストフィット対象原子指定ファイル名（１－３）RMSD 計算対象原子の指定（"Y" | "N"）
（１－３－１）RMSD 計算対象原子指定ファイル名（１－４）サンプル数（１－５）クラスタ数（１－６）サンプリング区間先頭（１－７）サンプリング区間最後（１－８）入力トラジェクトリファイル名（１－９）トラジェクトリファイルの型（"S" | "D"）（１－１０）クラスタリング方法（"nearest " | "furthest" | "median " | "centroid"| "average " | "flexible" | "ward" ）（１－１０－１）flexible 指定時のβ値（１－１１）出力 PDB 名先頭（１－１２）デンドログラムファイル名（２）cosgene の入力トポロジーファイル（３）cosgene の出力トラジェクトリファイル（４）ベストフィット対象原子指定ファイル（ベストフィット対象原子指定時）
ベストフィット対象原子を cosgene の「系の重心合わせ指定用ファイル」と同じ書式で指定します。
（p.161「A.2.11 系の重心合わせ指定用ファイル」を参照）（５）RMSD 計算対象原子指定ファイル（RMSD 計算対象原子指定時）
RMSD 計算対象原子を cosgene の「系の重心合わせ指定用ファイル」と同じ書式で指定します。
（p.161「A.2.11 系の重心合わせ指定用ファイル」を参照）【注意】
メモリ使用量の観点から、サンプリングする構造は 1000 個以内が望ましいです。

【注意】サンプリングする構造を 1000 個以上に指定することは可能です。メモリ確保に失敗した
ときは以下のエラーメッセージを出力し、プログラムの実行を停止します。
"CANNOT ALLOCATE MEMORY, DECREASE SAMPLING NUMBER"■制御ファイル例
ala8.tpl
n
n
10
10
10
40
ala8.cor_ST
S
nearestala8.cls
ala8.tree; トポロジーファイル名; ベストフィットの適用; RMSD 計算対象原子の指定; サンプル数; クラスタ数; サンプリング区間先頭; サンプリング区間最後; 入力トラジェクトリファイル名; トラジェクトリファイルの型; クラスタリング方法; 出力 PDB 名先頭; デンドログラムファイル名■ベストフィット対象原子指定ファイル例（水素以外の蛋白質原子のみベストフィットする例）
SETBST> LIST
FIX 1
1
FIX 2
2
FIX 3 1000

1 32 H* YES ; 蛋白(チェイン 1)の 1～32 残基の"H*"は bestfit 対象外
1 1 * YES ; リガンド(チェイン 2)の全原子は bestfit 対象外
1 1 * YES ; 水分子(チェイン 3～1000)の全原子は bestfit 対象外■RMSD 計算対象指定ファイル（水素以外のリガンド原子のみ RMSD 計算する例）
SETBST> LIST
FIX 1
1
FIX 2
2
FIX 3 1000

1 32 * YES ; 蛋白(チェイン 1)の 1～32 残基の全原子は bestfit 対象外
1 1 H* YES ; リガンド(チェイン 2)の"H*"は bestfit 対象外
1 1 * YES ; 水分子(チェイン 3～1000)の全原子は bestfit 対象外

出力データ（１）ログ（標準出力に出力）（１－１）ツールの使用方法（１－２）データ入力問い合わせ（１－３）クラスタリング条件（１－４）入力トポロジーファイル情報（１－５）ベストフィット対象原子一覧（ベストフィット対象原子指定ファイルに表示指定がある場合）（１－６）RMSD 計算対象原子一覧（RMSD 計算対象指定ファイルに表示指定がある場合）（１－７）クラスタリング進行状況（１－８）出力 PDB ファイル名（２）代表構造の PDB ファイル
クラスタ番号、構造数、エネルギーおよびループ回数をコメント出力し、原子情報を出力します。出力ファイル名は「"出力 PDB 名先頭"+"."+ループ回数」となります。
（３）デンドログラムファイル
ループ回数とポテンシャルを葉の名称としたデンドログラムを出力します。
■代表構造の PDB ファイル例
REMARK
REMARK
REMARK
REMARK
ATOM
ATOM
ATOM
ATOM
ATOM

CLUSTER :1
STRUCTURE NUMBER:
140
LOOP
:
10000
POTENTIAL : 176.955627441406
1 CA ACE
12.508 1.314
2 HH31 ACE
12.771 1.634
3 HH32 ACE
12.166 0.280
4 HH33 ACE
11.718 1.947
5 C ACE1
3.771 1.408■デンドログラムファイル例(("10000 176.96 KCAL/MOL",("13000 174.52 KCAL/MOL ","16000 184.61 KCAL/MOL "
)

（つづく）

-3.948 12-4.954 1.01
-3.974 1.01
-3.546 1.01
-3.102 12.01

0.11
0.11
0.11
0.60

（つづき）),(("19000 163.18 KCAL/MOL ",("22000 162.05 KCAL/MOL ","28000 147.56 KCAL/MOL ")),"25000 146.70 KCAL/MOL "));10. 存在確率（Potential Mean Force）解析ツー
ル
PMF 解析ツールは、１次元あるいは２次元のデータと存在確率を入力し、各データが存在する確率を出力します。カノニカルアンサンブルおよびマルチカノニカルアンサンブル計
算に対応しています。
２次元データの解析結果は PMF ツールの解析結果を等高線作成ツールで、excel 用の等高線のグラフに加工することができます。

10.1. pmf
モニター指定トラジェクトリファイル、エネルギートラジェクトリファイル、エネルギー
確率分布ファイル（マルチカノニカルアンサンブルに対しては必須）およびユーザ指定を入力し、各データの存在確率を出力します。
入力データ（１）制御ファイル（１－１）MD の形式（"C"anonical | "M"ulti-canonical）（１－２）データの次元数（ 1 | 2 ）（１－３）トラジェクトリデータの型（"S"ingle | "D"ouble）（１－４）モニター指定トラジェクトリファイル名（１－５）エネルギートラジェクトリファイル名（１－６）データの上限、加減（2 次元の場合は計 4 つ）
（１－７）データの bin の数（2 次元の場合は計 2 つ）
（１－８）出力ファイルのフォーマット（"N" | "S" | "C"）N：全ヒストグラムデータ
S：スキャッタープロット形式
C：等高線データ（１－９）出力ファイル名（１－１０）エネルギー確率分布ファイル（（１－１）が "M"の場合は必須）（１－１１）スキャッタープロットのサンプル数（（１－８）が "S"の場合は必須）（１－１２）出力データ種別（"P"robability | "E"nergy）（１－１３）エネルギー換算のための温度（（１－１２）が "E"の場合は必須）（２）モニター指定トラジェクトリファイル（３）エネルギートラジェクトリファイル

（４）エネルギー確率分布ファイル（（１－１）が "M"の場合は必須）■制御ファイル例
C; 実行した MD の種別"C"anonical | "M"ulti-canonical2; 構造の数 (1 or 2)

S; モニター指定・エネルギートラジェクトリの型 ("S"ingle | "D"ouble)

aa.tra; モニター指定トラジェクトリファイル名

aa.ene; エネルギートラジェクトリファイル名-180.0 180.0 -180.0 180.0; 構造 1 の上下限構造 2 の上下限

30 30; 構造の分割数

C; 出力形式 ("N"ormal | "S"catter-plot | "C"ontour-map)

cont.data; 出力ファイル名P; 確率を出力

出力データ
入力データ（１－８）の指定が "N", "S", "C"の場合、それぞれ以下のデータを出力します。
（１）"N"の場合
入力データに従ったヒストグラムを作成し、csv ファイル形式でヒストグラムデータを作成します。
各行は、"構造 1 の下限, [構造 2 の下限,] 確率"で構成されます。
■出力例-0.1800000E+03, -0.1800000E+03, 0.2000000E-02-0.1680000E+03, -0.1800000E+03, 0.5200000E-02-0.1560000E+03, -0.1800000E+03, 0.1160000E-01：（２）"S"の場合確率分布に従い、ユーザが指定した数だけ代表点を作成します。
データ形式は（１）と同じ csv ファイル形式です。

（３）"C"の場合先頭行がデータの行列数、データの下限値、データの範囲、最大値、モニター指定トラジ
ェクトリ名で、次の行から確率分布を行列で表した csv ファイル形式のデータを作成します。
このファイルは等高線作成ツールで、等高線データに変換することができます。
■出力例
SIZE= 8 8 LOWER= -180.0 -180.0 BOUND= 360.0 360.0 MAX = 0.312E-01 FILE=aa.tra0.200E-02,0.520E-02,0.116E-01,0.144E-01,0.240E-02,0.160E-02,0.320E-02,0.200E-02
0.120E-02,0.120E-02,0.200E-02,0.400E-02,0.360E-02,0.800E-03,0.800E-03,0.120E-02
0.800E-03,0.400E-03,0.360E-02,0.400E-02,0.280E-02,0.800E-03,0.800E-03,0.400E-03：

10.2. contour
pmf ツールで作成した等高線データファイルを入力し、CSV ファイル形式の等高線データを作成します。
入力データ（１）制御ファイル（１－１）入力等高線データファイル名（１－２）等高線の数（１－３）等高線の値（１－４）出力等高線ファイル名
出力データ（１）等高線ファイル

11. pca
主成分分析により、指定した原子の座標のクラスタリングを行い、代表構造と主成分分析
結果を出力します。
入力データ（１）制御ファイル（１－１）トポロジーファイル名（１－２）構造の重ね合わせの適用（"Y" | "N"）（１－３）重ね合せ対象原子指定ファイル名（（１－２）が "Y" の場合に必須）（１－４）RMSD 計算対象原子の特定（"Y" | "N"）（１－５）RMSD 計算対象原子指定ファイル（（１－４）が "Y" の場合に必須）（１－６）サンプリングする構造数（１－７）クラスタの個数（１－８）サンプリングの開始（１－９）サンプリングの最後（１－１０）座標トラジェクトリファイル名（１－１１）座標トラジェクトリファイルの型（"S" | "D"）
（１－１２）クラスタリング手法（"nearest" | "furthest" | "median" | "centroid" |"average" | "flexible" | "ward"）（１－１３）flexible でのβ値（（１－１２）が "flexible" の場合に必須）（１－１４）主成分のスケーリング適用（"Y" | "N"）（１－１５）プロットデータの 1 軸（１－１６）プロットデータの 2 軸（１－１７）kmax の値（１－１８）プロットデータのファイル名（２）重ね合せ対象原子指定ファイル（（１－２）が "Y" の場合）
（３）RMSD 計算対象原子指定ファイル（（１－４）が "Y" の場合）
（４）座標トラジェクトリファイル
出力データ（１）プロットデータファイル（２）樹形図ファイル（ファイル名は "pca.tree" ）（３）代表構造 PDB ファイル（ファイル名は "pca.*" ）■制御ファイル例
ala_ala.tpl; topology file namey; use bestfit ("y" | "n")ala_ala.bst; bestfit file name, when use bestfity; restrict rmsd target

ala_ala.rmsd; rmsd target file name, when restrict rmsd target

200; sampling number of coordinate

4; delegate structure count0; sampling start number

1000; sampling last number

select.cor; coordinate traJctory file names

; coordinate traJctory file format ( "s" | "d" )average; clustering method namepca

; result pdb file prefixn; scale principle comnponent ("y" | "n")2

; 1-axis plot data dimension3; 2-axis plot data dimension

30; number of clustering elements

pca.plot; plot data("y" | "n")12. Gamess2tplinp
量子化学計算プログラム GAMESS の出力ファイルから tplgeneL の入力ファイルを作成し
ます。
入力データ
（１）GAMESS の出力ファイル名
出力データ（１）電荷情報ファイル(XXX.charge)（２）結合次数情報ファイル(XXX.bond)（３）Z-matrix 情報ファイル(XXX.zmat)【注意】上記の XXX は GAMESS の出力ファイル名から拡張子を除いたものです。

■使用法% Gamess2tplinp

methanol.log

13. Gauss2tplinp
量子化学計算プログラム Gaussian98 の出力ファイルから tplgeneL の入力ファイルを作
成します。
入力データ
（１）Gaussian98 の出力ファイル名
出力データ（１）電荷情報ファイル(XXX.charge)（２）結合次数情報ファイル(XXX.bond)（３）Z-matrix 情報ファイル(XXX.zmat)【注意】上記の XXX は Gaussian98 の出力ファイル名から拡張子を除いたものです。
■使用法% Gauss2tplinp

methanol.out

14. tpl2mol2
トポロジーファイルと PDB ファイルから、MDL mol または Sybyl mol2 形式のファイルを作成して出力します。以下のオプションを用いて、入出力のファイル形式を指定します。
オプション
-ipdb

<pdbfile>
PDB ファイル<pdbfile>を入力ファイルとします-itpl<tplfile>
トポロジーファイル<tplfile>を入力ファイルとします-omol2 <mol2file>
出力ファイルを Sybyl mol2 ファイル<mol2file>とします-omdl<mdlfile>
出力ファイルを SD ファイル<mdlfile>とします-h, -help
ヘルプメッセージを表示します【注意】トポロジーファイルおよび PDB ファイルの指定（オプション：-ipdb, -itpl）は必
須です。
■使用法
% tpl2mol2-ipdb 2ala.pdb-itpl 2ala.tpl-omol2 2ala.mol2-omdl 2ala.mol

15. add_ion
溶質（溶媒水分子以外の分子）の作り出す電場を、各溶媒水分子の座標について距離依存
誘電率（ε∝ｒ）で計算し、もっとも電位の高いところ、ないし低いところにある水分子をカウンターイオンで置換します。カウンターイオンで置換後、同様の計算を繰り返し、指定した数のカウンターイオンを全て配置するまで作業を繰り返します。この時、次のカウンタ
ーイオンは、前回までに配置したカウンターイオンより一定距離以上離れた場所に配置し
ます。
入力データ
１行目：入力ファイル名：溶媒水分子の付加された全系の座標ファイル名。
２行目：出力ファイル名：水をカウンターイオンに置き換えた全系の座標ファイル名。
３行目：イオンの付加方法；
１：カウンターイオンの数を直接入力
２：系の電荷を中和する必要最低限の数を自動的に付加する。
３：イオンの濃度（イオン mol/水 mol）を指定し、系の電荷を中和するイオン数を自動的に付加する。生理食塩水の場合は、0.00277 です。
４：生理食塩水濃度でのイオン濃度
イオン付加方法＝１の場合
４行目：Na+イオンの数
５行目：Cl-イオンの数
６行目：カウンターイオンを順次付加したとき、次のカウンターイオンを以前付加したカ
ウンターイオンより一定距離内に配置しない。その半径（Å）。
７行目：水とイオンの交換確率(0.0～1.0 の値)
イオン付加方法＝２の場合
４行目：カウンターイオンを順次付加したとき、次のカウンターイオンを以前付加したカ
ウンターイオンより一定距離内に配置しない。その半径（Å）。
５行目：水とイオンの交換確率(0.0～1.0 の値)
イオン付加方法＝３の場合
４行目：イオンの濃度（イオン mol/水 mol）
５行目：カウンターイオンを順次付加したとき、次のカウンターイオンを以前付加したカ
ウンターイオンより一定距離内に配置しない。その半径（Å）。6～8Åが適切です。
６行目：水とイオンの交換確率(0.0～1.0 の値)

イオン付加方法＝４の場合
４行目：カウンターイオンを順次付加したとき、次のカウンターイオンを以前付加したカ
ウンターイオンより一定距離内に配置しない。その半径（Å）。6～8Åが適切です。
５行目：水とイオンの交換確率(0.0～1.0 の値)■入力例：Na/Cl イオンの数を全部指定する場合
zifcmp.pdb_vac
zifcmx.pdb
1
80
72
6.0
0.2

■入力例：最も良く使う生理食塩水を使う場合
zifcmp.pdb_vac
zifcmx.pdb
3
0.00277
6.0
0.2

■使用例
add_ion とタイプする。標準入力から入力します。入力例は、ion.input としています。
% add_ion < ion.input

【注意】add_ion によって付加されたカウンターイオンの配置は、エネルギー的に安定ではありません。従って、全系の MD 計算に移る前に、蛋白質・DNA の座標を固定した状態
で、溶媒水とカウンターイオンだけの溶媒部分に対し MD 計算を行い、溶媒部分を十分平衡状態に近づけておきます。
【注意】蛋白質、DNA，溶媒水、カウンターイオンの並びは、トポロジーファイルの MOLECULES
欄と PDB 上で同じ順番でなければなりません。

16. confgene
Sybyl mol2 形式のファイルで記述された入力分子の配座を発生し、PDB 形式、Z-matrix、
RESP 入力ファイル、Gaussian 入力ファイルを作成して出力します。配座の発生は、ランダ
ムサーチにより、環以外の部分についてのみ行います。電荷情報は、ユーザ自身が手入力で指定できますが、自動計算も可能です。
【注意】電荷の自動計算は、完全ではありません。また、結合次数の情報が正確でなければ、電荷の計算は正しく行われません。原子の順番は、並べ替えられます。PDB 出力、RESP
出力、Gaussian 入力ファイルなどの出力ファイルでの原子の並びは、相互に矛盾無く出力されます。
入力データ（１）配座を発生させたい分子の mol2 ファイル名（２）発生させたい配座の総数。
配座数が原理的に存在しない場合やランダムサーチの一定の試行回数において原子間衝突のない配座が得られない場合、指定した数よりも生成する配座の数が少なくなる場
合があります。
（３）回転角の指定（Ｎ）
回転可能な二面角を（360÷Ｎ）度ずつ回転させることで配座を発生させます。
（４）原子の総電荷。
自動計算の場合は「a」と入力。数値は、左詰めで、空白を数字の前に入れないこと。
（５）原子を並べ替えるときの、出発点とする原子の番号。
分子に含まれる原子数以下の任意の数字。通常１で良い。この原子を出発点に、グラフ上で近い原子に、若い番号を割り当てるように原子の並べ替えを行ないます。
出力ファイル（以下、生成した配座の数が N 個の場合）（１）conf1.pdb ～ confN.pdb ：発生した配座。conf1.pdb は、入力座標と同じです。メチル基など等価な原子が回転した場
合も、異なる配座と数えるため、化学的には同じ配座が含まれる場合があります。
（２）conf1.com ～ confN.com ：
発生した配座（conf1.pdb～confN.pdb）に対応する Gaussian 入力ファイル。実行オプショ
ンは AM1 での構造最適化になっていますが、コメント行には RESP 計算用の電場グリッド発

生オプションが記載されます。
（３）resp.in ：RESP 入力ファイル（４）qin ：RESP 用初期電荷ファイル。全て電荷は 0 と設定しています。
（５）zmat.dat ：分子の初期配座での Z-matrix です。

■使用法% confgene

Input File name (mol2 file)ligand.mol2
File =ligand.mol2
Input number of conformers

(1)

2

(2)
no_conf= 2
Input number of rotation phase(=6:60 deg,=3:120 deg)3(3)
no_phase= 3
Input total charge of the molecule(a=auto calc)-2charge(4)=-2readmol3=ligand.mol2
numatom 41, 40
Input start atom number
1(5)

17. confgeneC
Sybyl mol2 形式のファイルで記述された入力分子の配座を発生し、Sybyl mol2、MDL mol
形式、PDB 形式ファイルを作成して出力します。配座の発生は、4 員環以上の環構造の部分について生成します。また、分子内にキラル中心が存在する場合には、光学異性体も同時に生成して出力します。
入力データ
必須項目
（１）配座を発生させたい分子のファイル名（２）入力分子のファイルフォーマット(1：Sybyl mol2、2：MDL mol、3：PDB)（３）発生させたい配座の総数
採り得る全ての配座を生成させたい場合には「a」を指定します。
配座数が原理的に存在しない場合や配座生成時に原子間衝突のない配座が得られない
場合、指定した数よりも生成する配座の数が少なくなる場合があります。また、「a」を指定した場合で異性体が多数ある場合には、最大 999 件のデータを出力します。
オプション(対話形式では指定できません)（４）回転角の指定（Ｎ）
回転可能な二面角を（360÷Ｎ）度ずつ回転させることで配座を発生させます。指定しない場合には N=6 として処理を行います。
（５）原子間チェックオプション
チェックオプションを指定した場合には、原子間距離が近い構造を作成した場合には、構造が重ならない様に座標の修正を行います。

出力ファイル（以下、生成した配座の数が N 個で、出力ファイル形式で Sybyl mol2 を指定した場合）（１）confXXX.mol2：XXX は 1 から N の 3 桁の数字
発生した配座座標を出力したもの。出力ファイル形式で MDL mol、PDB を指定した場合には、拡張子がそれぞれ mol、pdb となります。
（２）confXXXc.mol2：XXX は 1 から N の 3 桁の数字
ファイル名の数字の後ろに c の文字がある場合には、光学異性体ファイルである事を示します。出力ファイル形式で MDL mol、PDB を指定した場合には、拡張子がそれぞれ mol、pdbとなります。

■使用法% confgeneC

Please select Input File Format by the next number!
1 : Sybyl mol2 (*.mol2)
2 : MDL mol (*.mol)
1(1)
INFORMATION> toolGetFilename
Sybyl mol2 input file was selected.
Please select Output File Format by the next number!
1 : Sybyl mol2 (*.mol2)
2 : MDL mol (*.mol)
3 : PDB pdb (*.pdb)
1(2)
INFORMATION> toolGetFilename
Sybyl mol2 output file was selected.
Please select Input File Name!
sample.mol2(3)
Please input number of conformers(a=all pattern).
a(4)
input file = sample.mol2
number of conformers that want to be created = 999
num of rotation phase = 6
INFORMATION> toolSetChiralFlg
This molecule has 3 chiral center(s).
INFORMATION> toolCountCirc
Circular structure(s) have found.
INFORMATION> toolCreateChiralMol
New coordinates are generated for chiral center "C(3)"INFORMATION> toolCreateChiralMol
New coordinates are generated for chiral center "C(5)"INFORMATION> toolCreateChiralMol
New coordinates are generated for chiral center "C(6)"This program creates 11 conformers.
Program is done normally.

18. 自由エネルギー摂動法（開発中）
以下の（１）～（３）の機能により、自由エネルギー摂動法による自由エネルギー計算を行います。
（１）は cosgene の機能で、（２）および（３）はツールです。
（１）指定した原子の vdW パラメータおよび電荷をスケーリングし、スケーリングによって新たに発生する出力トポロジーデータに加える「vdW パラメータおよび電荷のスケーリング機能」（２）cosgene 形式のトポロジーファイルおよび座標トラジェクトリファイルを入力し、それらのトポロジーデータおよび座標データを用いて各ステップごとのエネルギー計
算を行う「analyze ツール」
（３）cosgene 形式のエネルギートラジェクトリファイルを２つ入力し、それらのエネルギ
ーデータから自由エネルギー計算を行う「FEP ツール」
【注意】自由エネルギー摂動法関連ツールは開発中であり、計算結果は保証しません。

18.1. 計算方式
以下の（１）～（４）手順で、自由エネルギー摂動法による自由エネルギー計算を行います。
（１）cosgene による MD 計算を行い、PDB ファイル、座標トラジェクトリファイル、エネル
ギートラジェクトリファイル、スケーリングされたトポロジーファイルを出力する。
（２）（１）で出力されたトポロジーファイルに基づき、（１）で出力された座標トラジェク
トリファイルの座標についてエネルギー計算を行い、エネルギートラジェクトリ
ファイルを出力する。
（３）（１）および（２）で得られたエネルギートラジェクトリファイルを用いて自由エネ
ルギー計算を行う。
（４）（１）～（３）を繰り返し、それぞれの自由エネルギーの総和を算出することで、自由エネルギー摂動法による自由エネルギー計算を行う。

【 自由エネルギー摂動法イメージ図 】
1.tpl

1.pdb

2.tpl

1.cor

2.tpl

2.pdb

3.tpl

2.cor

cosgeneanalysys

cosgeneanalysys

vdW/charge を

2.tpl と 1.cor から

vdW/charge を

2.tpl と 1.cor から

スケーリング

エネルギーを計算

スケーリング

エネルギーを計算

2.tpl

1.cor

2.pdb

ene1a.traj

ene1b.traj

3.tpl

2.cor

3.pdb

ene2a.traj

ene3b.traj

FEP

FEP

⊿Ｇ１を算出

⊿Ｇ2 を算出⊿Ｇ１＋⊿Ｇ2＋・・・＋⊿Ｇ19 ＝ ⊿Ｇ

自由エネルギー⊿Ｇを算出する。

18.2. vdw パ ラ メ ー タ お よ び 電 荷 の ス ケ ー リ ン グ 機 能（cosgene）
cosgene に対して、スケーリング対象原子、vdW パラメータのスケーリングファクタ
ーおよび電荷のスケーリングファクターをファイル入力し、指定した原子の vdW パラメー
タおよび電荷のスケーリングを行います。スケーリングにより新たに発生するトポロジー
データは、出力トポロジーデータに加えられます。
使用方法
制御ファイルの OUTPUT フェーズでスケーリング指定を行い、INPUT フェーズで「スケーリングファイル」の入力指定を行います。対象原子およびスケーリングファクターの指定は「スケーリングファイル」で行います。
（１）スケーリング指定（OUTPUT フェーズ）
項番

項目

キーワード

値

内容

#1

スケーリング指定

TPLSCL

選択型

VdW パラメータおよび電荷のスケーリング（NO | YES）

（２）
「スケーリングファイル」入力指定（INPUT フェーズ）
項番

項目

キーワード

値

#1

スケーリングSCALIN

選択型

内容「スケーリングファイル」指定（NORE | FORM）

ファイル指定#2

UNITSC

整数型

装置番号（28）#3

NAMTSC

文字列

ファイル名（””）（３）
「スケーリングファイル」書式
対象フェーズ：OUTPUT フェーズ
用途：VdW パラメータおよび電荷のスケーリング対象原子およびスケーリングファクターを指定する。
書式：スケーリングファイルは以下の行で構成される。
[ 対象原子 ID

vdW 半径スケーリングファクター

電荷スケーリングファクター ]...

■使用例
1

0.95d00.95d06

0.90d00.90d0

18.3. analyze
トポロジーファイルおよび座標トラジェクトリファイルを入力し、各ステップのエネル
ギー計算を行います。計算結果の出力は、cosgene の書式による標準出力へのログ出力および cosgene のエネルギートラジェクトリファイル形式でのファイル出力を行います。
入力データ（１）制御ファイル
制御ファイルは以下のグループからなり、各グループは“QUIT”で終了します。
・EXE> INPUT グループ

：入力ファイル名を記載する。

・EXE> MD グループ

：エネルギー計算条件を記載する。

※ 制御ファイルの書式は、cosgene の制御ファイルの書式を踏襲します。
※ cosgene の制御ファイルには EXE> MIN グループ、
EXE> ANALYZE グループおよび EXE>OUTPUT グループがありますが、本ツールの制御ファイルにこれらの記述がある場合はそれらを読み飛ばします。
（エラー処理は行いません。
）（２）トポロジーファイル（ASCII 形式のみ）（３）座標トラジェクトリファイル（ASCII, SINGLE, DOUBLE に対応）
座標トラジェクトリファイルの入力指定は、制御ファイルの INPUT フェーズで以下のように行います。
項番

項目

キーワード 値#1

座標トラジェクトリ CRDTRJ

内容

選択型 座標トラジェクトリファイル指定（NORE | ASCI | SING | DOUB）

ファイル指定#2

UNITCT

整数型 装置番号（29）#3NAMTCT

文字列 ファイル名（””）

出力データ（１）ログ（cosgene のログ書式で標準出力に出力）（２）エネルギートラジェクトリファイル（ASCII, SINGLE, DOUBLE に対応）
■使用法
% analyze<

analysis.inp>

analysis.log

18.4. FEP
2 つのエネルギートラジェクトリファイルを入力し、それらのエネルギーデータから自由エネルギーを計算して標準出力に出力します。
入力データ（１）制御ファイル（１－１）設定温度 [K]（１－２）温度の閾値 [K]（１－３）自由エネルギー計算ループ初期値（１－４）トラジェクトリファイル名（文字列、８０字以内）（１－５）（１－４）で指定したファイルのファイル形式（“A”scii | “S”ingle | “D”ouble ）（１－６）トラジェクトリファイル名（文字列、８０字以内）（１－７）（１－６）で指定したファイルのファイル形式（“A”scii | “S”ingle | “D”ouble ）（２）cosgene が出力するエネルギートラジェクトリファイル（ASCII, SINGLE, DOUBLE に対応）
（３）analyze が出力するエネルギートラジェクトリファイル（ASCII, SINGLE, DOUBLE に対応）
出力データ（１）自由エネルギー（標準出力に出力）■使用法% analyze<

analysis.inp>

analysis.log■FEP ツール制御ファイル例
300.0; 設定温度

5.0

; 閾値

1

; ループ初期値

ini.trj; トラジェクトリファイル名D; ini.trj のファイル形式（“A”scii | “S”ingle | “D”ouble ）fin.trj; トラジェクトリファイル名

D; fin.trj のファイル形式（“A”scii | “S”ingle | “D”ouble ）19. Hgene：詳細は別冊 Hgene マニュアルを参照
化合物への H 原子付加／削除、原子電荷計算（Gasteiger/MOPAC AM1 等）などを行います。
入出力は PDB、MDL mol、Sybyl mol2、mmCIF または Mopac dat（出力のみ）形式に対応しています。
用意されているオプションは以下の通りです（ヘルプ参照“-H”）。
入力出力ファイルオプション（*.mdl, *.mol2/*.sm2, *.pdb）<入力タイプ>
mdl：MDL mol ファイル

mol2 ：Sybyl mol2 ファイル
pdb

：PDB ファイルcif：cif ファイル<出力タイプ>
mdl：MDL mol ファイル

mol2 ：Sybyl mol2 ファイル
pdb

：PDB ファイル

mopcrt：mopac dat ファイル
※入力タイプ-icif(入力 cif)を指定した場合は、出力タイプ-opdb(出力 PDB)のみ対応しています。また、水素付加オプション等のオプションには対応していません。
ファイル名拡張子についてファイル名には各フォーマットに対応した拡張子をつける必要があります。入出力タイ
プ毎に以下に示す拡張子以外を指定した場合にはエラーとなります。
-imdl –omdl：MDL mol ファイルの拡張子、入出力ファイルの拡張子は”.sdf”もしくは”.mol”-imol2 -omol2 ：Sybyl mol2 ファイルの拡張子、入出力ファイルの拡張子は”.sm2”もしくは”.mol2”-ipdb –opdb：PDB ファイルの拡張子、入出力ファイルの拡張子は”.pdb”-icif：cif ファイルの拡張子、入力ファイルの拡張子は”.cif”-omopcrt：mopac dat ファイルの拡張子、出力ファイルの拡張子は”.dat”

処理内容オプション
各オプションをコマンドライン入力することにより、水素付加、水素付加方法選択、MOPAC
用電荷値取得等を行うことができます。
-h --hydrogen：出力データに、水素の原子情報、結合情報を付加します。後述の-p オプションと同時に指定した場合には、-p オプションが優先され、-p オプションの水素付加形式で水素付加を行います。
※入力ファイルが cif の場合は未対応-d -–delete-hydrogen：水素の原子情報、結合情報を削除してファイルを出力します。
-ch --charge：コマンドラインで入力された-ch の次の引数をチャージ値として mopac dat ファイルの一行目に出力します。
※mopac dat ファイルを出力する場合のみ対応-H -help：Hgene のヘルプを出力します。
-dc --default-charge：入力データに含まれる電荷の値を mol2 ファイルに出力します。本オプションは出力タ
イプに Sybyl mol2 を指定した場合のみ対応しています。
(本オプションを指定しない場合(デフォルト)には、Gasteiger 電荷計算を行います)※入力ファイルが Sybyl mol2 の場合、入力データの値をそのまま出力、入力ファイルが MDL mol の場合、sd_charge の値を形式電荷に変換して出力します。
-p --ph：酸性/塩基性官能基が解離状態になるように水素の原子情報、結合情報を付加します。
-h オプションと同時に指定した場合には、-p オプションが優先され、-p オプションの水素付加形式で水素付加が行われます。
-m --metal：コマンドラインで水素付加オプション(-h)、又は、解離状態水素付加オプション(-p)と同時に指定

して金属配位型水素付加を行います。金属配位型水素付加は、カルボキ

シル基、リン酸基、スルホン酸基、ヒドロキサム酸、テトラゾール、キレート型構造のみとなります。それ以外の部位については、指定したオプション(-h、-p オプション)の水素付加方式に従います。
-bo --bondorder：指定した原子番号の結合について、指定した結合次数を割り当てます。複数個所の結合の結合次数を割り当てる場合は複数回指定します。
※入力が PDB ファイル(-ipdb オプション指定時)の時のみ有効となります。
※入力が cif ファイル(-icif オプション指定時)は上記のオプションは無視されます。
※-m --metal 指定時の水素付加形式について
以下に、-m --metal 指定時に対応する構造、及び、水素付加結果イメージを示します。
・チオール・カルボン酸

O

S H

S

O

・ヒドロキサム酸

O・テトラゾール

O

H

O
N

O

O

H

H

H

N

O

N
H

N
N

N

N N

N N

・キレート型(X, Y は O 又は N、N は中性、N の結合数 3 で平面構造を持つものは対象外)

O
H

Y

X

+ H

+

H

N

N

H H H H

N

N

O

N

N

H

H
H

H
H

N

O

O
H

H

N

H

O

-mop --mopac：ハミルトニアンを指定して、MOPAC7 の計算を行います。指定方法は-mop キーワードの後に AM1、PM3 などのハミルトニアンを入力します。
出力ファイルに Sybyl mol2 または pdb ファイルを指定した場合には、MOPAC7 で計算した電荷を付与します。 また、後述の-opt オプション指定時には構造最適化計算を行います。

O※ 本機能は、Hgene コンパイル時に MOPAC7 を併せてコンパイルした場合のみ有効です。
-opt --optimization： MOPAC7 の機能を利用して構造最適化計算を行います。
出力ファイルには最適化後の座標が出力されます。
※ 本機能は、Hgene コンパイル時に MOPAC7 を併せてコンパイルした場合のみ有効です。
-div –divide-molecule：ファイル出力時に、１つの分子を複数の残基に分割して出力します。最大 5 残基まで分割します。

-max –maximum-length：分割する残基の最大結合長を指定します。デフォルト値は 7 となっています。
-div オプション指定時のみ有効です。
-min –minimum-length：分割する残基の最大結合長を指定します。デフォルト値は 1 となっています。
-div オプション指定時のみ有効です。
-ligname –ligand-name：分割する残基の残基名を指定します。最初 2 文字を指定し、3 文字目は A から Z の文字を自動的に割り当てます。

■使用法a) MDL mol → Sybyl mol2 変換：% Hgene -imdl sample.mol -omol2 sample.mol2b) Sybyl mol2 → MDL mol 変換：% Hgene -imol2 sample.mol2 -omdl sample.molc) PDB → MDL mol 変換% Hgene -ipdb sample.pdb -omdl sample.mold)水素付加オプション（-h）：% Hgene -imdl sample.mol -omol2 sample.mol2 -he)水素削除オプション（-d）：% Hgene -imdl sample.mol -omdl sample_out.mol -df)電荷指定オプション（-ch）：% Hgene -ipdb sample.pdb -omopcrt sample.dat -ch 0g)電荷入力値採用オプション（-dc）：% Hgene -imdl sample.mol -omol2 sample.mol2 -dch)解離型生成オプション（-p）：% Hgene -imdl sample.mol -omol2 sample.mol2 -pi)結合次数指定オプション（-bo）：% Hgene -ipdb sample.pdb -omdl sample.mol -p -bo 7 9 2※原子 7 番と 9 番の結合に二重結合を割り当てる20. MVO
MVO(Maximum Volume Overlap)法で化合物の重なり具合をスコアで評価し、最も重なりの大きい化合物の探索を行います。
入力化合物はマルチ mol2 ファイル形式に対応します。
探索対象化合物の mol2 ファイルに sievgene のスコアが付加されている場合は、sievegneのスコアと MVO スコアから得られるスコア値での評価ができます。
入力データ（１）制御ファイル（１－１）入力する参照化合物ファイル名(mol2 ファイル)（１－２）入力する探索対象化合物ファイル名(mol2 ファイル)（１－３）出力する探索結果の１位化合物ファイル名(mol2 ファイル)（１－４）MVO 計算対象となる二原子の電荷の差分絶対値の閾値
（１－５）sievgene スコアと MVO スコアの割合 Cweight(スコア=sievgene スコア*(1-Cweight) + MVO スコア* Cweight
出力データ(１) 探索結果の１位化合物ファイル
ログ
標準出力に制御ファイルの設定条件、各化合物の MVO 計算結果、探索結果が表示されます。

*************************************************** selectMVO(Maximum Volume Overlap method) **** Japan Biological Information Research Center **Aomi 2-41-6, Koto-ku, Tokyo 135-0064 *
*
JAPAN
*
*
*
*
v1.0: May 26, 2010***************************************************
input reference file name [default=query.mol2]
input target file name [default=coordinate.mol2]
input best structure file name(output) [default=output.mol2]
input Q_THR value(threshold of atomic charge remainder)[default=
input MVO score weight(0.0<=x<=1.0)[default= 1.00000]

0.20000]

INFORMATION>
1) REFERENCE_FILE:../test_old/lig_ref.mol2
ATOMS
BONDS MOLECULES485222) TARGET_FILE:../test_old/ex.cor
ATOMS
BONDS MOLECULES
6972543) OUTPUT_FILE:
output.mol2
4) Q_THR:
0.20000
5) MVO_WEIGHT:
0.10000
MVO>
QUERY
1
1
1

TARGET1
2
3

RMSD
29.01840
29.69470
29.18910

SIEVGENE
360.12521
351.95981
347.95001

2
2

53
54

30.47210
30.91340

317.28790
331.87891

MVO_SCORE TOTAL_SCORE
338.34360
357.94702
341.00656
350.86447
292.69943
342.42493:

BEST(QUERY,TARGET):

@

QUERY
1

1

TARGET
15

RMSD
29.81970■使用法%selectMVO <mvo.inp>

mvo.log

0.00000
0.00000

285.55911
298.69101

15
SIEVGENE
389.22760

MVO TOTAL_SCORE
140.72887
364.37772

21. sptool
sptool は溶解度予測を行う為のツール群です。分子の構造情報をコード化し（記述子計算）、回帰計算により未知の分子の溶解度を推算します。また、推算した溶解度を使用してアグリゲータの予測も行います。
ツール群の機能は以下の 3 つ分かれます。
名前

機能

Descriptor

記述子を計算する

Solubility

溶解度を推算する

Aggregator

アグリゲータを予測する

また、sptool は以下のディレクトリ構成となっています（下図左）。

sptoolDescriptor/
Solubility/
Aggregator/*.rb
cosgene/confgene/
GBSAinp/
Hgene/
tplgeneL/trans_code/
...
*.rb
mlr/
pls/
wln/

*.rb
bys/

$ vi .bashrc...
#sptool
SPTOOL=~/sptool
DSC_PTH=$SPTOOL/Descriptor
SOL_PTH=$SPTOOL/Solubility
AGG_PTH=$SPTOOL/Aggregator
BYS_PTH=$AGG_PTH/bys
RUBYLIB=$RUBYLIB:$DSC_PTH
RUBYLIB=$RUBYLIB:$SOL_PTH
RUBYLIB=$RUBYLIB:$AGG_PTH
export RUBYLIB
PATH=$PATH:$DSC_PTH
PATH=$PATH:$SOL_PTH
PATH=$PATH:$AGG_PTH
PATH=$PATH:$BYS_PTH
export PATH
$ source .bashrc

プログラムの構築は、各種ツールのソースディレクトリ（src/等）に移動して適宜 make を実行して下さい。Ruby（ver1.8.5）スクリプトについては、起動ファイル（Descriptor.rb,
Solubility.rb の SRC_DIR）にソースディレクトリの絶対パスを設定して下さい。また、環
境変数の設定は必要に応じて行って下さい（上図右）。

21.1. Descriptor
分子の構造情報を読み込んで記述子を計算します。このツールは各記述子の計算に
cosgene, confgene, Hgene, GBSAinp, tplgeneL, trans_code 等を利用します。インストー
ル後、Descriptor.rb の SRC_DIR にソースディレクトリ（Descriptor/）を設定して下さい。
起動コマンド：起動コマンドは以下の通りです。
Descriptor.rb -i <input_dir> -l <input_lst> -o <output_file>
input_dirsingle-mol2 ファイルを格納したディレクトリ名

input_lst

格納された single-mol2 ファイルのリスト

output_file

記述子ファイル名

Mol2 ファイルリスト：
入力に必要な mol2 ファイルリストは以下の様に記述子します。
<id> <mol2_file> [<logS>]

（例： 4

id

mol2 ファイルの ID

mol2_filemol2 ファイル名（*.mol2）

logS

logS 値（実験値、任意）

mol4.mol2-1.590）logS 値は実験値が分かっている場合に設定（データベースもしくは検証用）
mol2 ファイル内の@<TRIPOS>COMMENT 以下に記述されている場合には必要ない

物理記述子（Mol2 ファイル）：
mol2 ファイルの@<TRIPOS>COMMENT 以下に物理記述子を記述する事が出来ます。
記述は以下の書式行います。
#<identifier> <value>（例：#LogS-1.590）identifier

物理記述子（LogS, DelO_H, AddN_H, …）

value

設定値

記述可能な物理記述子は以下の通りです。
識別子

内容

LogS

logS 値

DelO_H

解離 H 原子数（-OH）

AddN_H

付加 H 原子数（-NH）

dG_o

オクタノール中の GB/SA 値

ddG_o

オクタノール中の GB/SA 値（単位表面積当たり）

dASA_oオクタノール中の 表面積（単位体積当たり）

dG_w

水中の GB/SA 値

ddG_w

水中の GB/SA 値（単位表面積当たり）

dASA_w

水中の 表面積（単位体積当たり）dG_wd

水中解離型の GB/SA 値

ddG_wd水中解離型の GB/SA 値（単位表面積当たり）

dASA_wd

水中解離型の 表面積（単位体積当たり）

計算条件設定：指定可能な物理記述子の計算条件はそれぞれ指定個所が異なります。デフォルト値については各設定値を参照してください。
計算条件

指定個所

tplgeneL のパラメータ定義ファイル

Descriptor.rb 内の TPLLDBFGBSAinp のパラメータ定義ファイル

Descriptor.rb 内の GBSADB

cosgene での最小化条件

min_template.erb

cosgene での GB/SA・ASA 計算条件

min_template_o.erb（オクタノール中）
min_template_w.erb（水中）confgene での発生配座数

Descriptor.rb 内の CNF_NUM

confgene での発生配座角度

Descriptor.rb 内の CNF_ANG（360/<n>）指定可能な構造記述子の計算条件も同様です。
計算条件
trans_code の記述子定義ファイル

指定個所
Descriptor.rb 内の TRNSDB

21.2. Solubility
重み付き学習法による強化学習を伴った回帰計算を実行します。インストール後、Solubility.rb の SRC_DIR にソースディレクトリ（Solubility/）を設定して下さい。
起動コマンド：起動コマンドは以下の通りです。
Solubility.rb -i <input_file> -o <output_file> -d <db_file> -m <w/n> <p/m>
input_file

入力分子記述子ファイル名（Descriptor.rb の output_file を想定）

output_file

回帰計算結果ファイル名

db_fileデータベース記述子ファイル名（Descriptor.rb の output_file を想定）

w/n

学習選択 w(eighted learning) / n(o learning)m/p

回帰選択 m(lr) / p(ls)

回帰計算結果の内、推算結果は以下の様な書式になります。
推算結果：
項目

内容

ID

入力分子 ID

tchC1

データベースの回帰直線の係数 C1: y = C1 * x + C2

tchC2

データベースの回帰直線の係数 C2: y = C1 * x + C2

tchR2

データベースの決定係数

tchAveErr

データベースの平均エラー

tchMaxErr

データベースの最大エラー（絶対値が最大）

tchWL

重み付き学習時の追加デコイ数

tstExp

入力分子の logS（実験値）

tstPre

入力分子の logS（推算値）

tstErr

入力分子の推算エラー（絶対値）

推算精度：
項目

内容

tstC1

全入力分子の回帰直線の係数 C1: y = C1 * x + C2

tstC2

全入力分子の回帰直線の係数 C2: y = C1 * x + C2

tstR2

全入力分子の決定係数

tchAveErr

全入力分子の平均エラー

tchMaxErr

全入力分子の最大エラー（絶対値が最大）

21.3. FreqMaker
logS の頻度分布を作成します。
起動コマンド：起動コマンドは以下の通りです。
FreqMaker.rb -i <input_file> -w <width> -o <output_file>
input_file

入力 logS ファイル名（Solubility.rb の output_file を想定）

width

ヒストグラム幅

output_file

ヒストグラムファイル名

ヒストグラムファイル：
出力するヒストグラムファイルは以下の様な書式になります。
<logS><frequency>（例： -1.50

logS

logS 値（<width>刻み）

frequency

頻度

24）21.4. wln
重み付き学習を行います。入力した各分子について強化学習データベースを用意します。
${FC} -o wln wln.f でコンパイルしてください（Fortran コンパイラ FC = ifort, g77 ...）。
起動コマンド：起動コマンドは以下の通りです。
wln -t <input_file> -d <db_file> -b <bin> -c <decoy> -n <dsc_num>
input_file

入力分子記述子ファイル名

db_fileデータベース記述子ファイル名

bin

類似度分布の分散の bin 数

decoy

最大強化学習回数（= decoy 数）

dsc_num

記述子列数（拡張 Joback 記述子サイズ = 60 記述子, id 及び logS を除く）

OUTPUTa) 入力分子記述子ファイル（<input_file>-<id>.dsc, <id>は入力分子の行番号）b) 強化学習データベース（<db_file>-<id>.dsc, <id>は入力分子の行番号）c) 類似度分布ファイル（*.dst）d) 強化学習分子リスト（*.lst）

21.5. pls
PLS 回帰（Partial Least Squares Regression）分析を行います。${FC} -o pls pls.f でコンパイルしてください（Fortran コンパイラ FC = ifort, g77 ...）。
起動コマンド：起動コマンドは以下の通りです（5-1 と 5-2 または 5-3 のみ）。
(5-1) 回帰計算
pls -d <db_file> -n <dsc_num>
db_fileデータベース記述子ファイル名

dsc_num

記述子列数（拡張 Joback 記述子サイズ = 60 記述子, id 及び logS を除く）

OUTPUTa) データベース回帰結果ファイル（*.rgr）b) 回帰係数ファイル（*.cff）(5-2) 入力評価
pls -t <input_file> -c <coeff_file> -n <dsc_num>
input_file

入力分子記述子ファイル名

coeff_file

回帰係数ファイル名

dsc_num

記述子列数（拡張 Joback 記述子サイズ = 60 記述子, id 及び logS を除く）

OUTPUTa) 評価結果ファイル（*.cal）(5-3) 回帰計算および入力評価
pls -t <input_file> -d <db_file> -n <dsc_num>
input_file

入力分子記述子ファイル名

db_fileデータベース記述子ファイル名

dsc_num

記述子列数（拡張 Joback 記述子サイズ = 60 記述子, id 及び logS を除く）

OUTPUTa) データベース回帰結果ファイル（*.rgr）b) 評価結果ファイル（*.cal）c) 回帰係数ファイル（*.cff）

21.6. mlr
重回帰（multiple liner regression）分析を行います。${FC} -o mlr mlr.f でコンパイル
してください（Fortran コンパイラ FC = ifort, g77 ...）。

起動コマンド：
起動コマンドは以下の通りです（6-1 と 6-2 または 6-3 のみ）。
(6-1) 回帰計算
mlr -d <db_file> -n <dsc_num>
db_fileデータベース記述子ファイル名

dsc_num

記述子列数（拡張 Joback 記述子サイズ = 60 記述子, id 及び logS を除く）

OUTPUTa) データベース回帰結果ファイル（*.rgr）b) 回帰係数ファイル（*.cff）(6-2) 入力評価
mlr -t <input_file> -c <coeff_file> -n <dsc_num>
input_file

入力分子記述子ファイル名

coeff_file

回帰係数ファイル名

dsc_num

記述子列数（拡張 Joback 記述子サイズ = 60 記述子, id 及び logS を除く）

OUTPUTa) 評価結果ファイル（*.cal）(6-3) 回帰計算および入力評価
mlr -t <input_file> -d <db_file> -n <dsc_num>
input_file

入力分子記述子ファイル名

db_fileデータベース記述子ファイル名

dsc_num

記述子列数（拡張 Joback 記述子サイズ = 60 記述子, id 及び logS を除く）

OUTPUTa) データベース回帰結果ファイル（*.rgr）b) 評価結果ファイル（*.cal）c) 回帰係数ファイル（*.cff）

21.7. bys
ベイジアン解析を行います。ベイズ推定を行った後、シグモイド関数でフィッティング
します。${FC} -o bys bys.f でコンパイルしてください（Fortran コンパイラ FC =ifort, g77 ...）
。フィッティングするシグモイド関数の定義は以下の通りです（c1=a,c2=b）。

Pagg (log S ) 1
1  e a (log S b )起動コマンド：起動コマンドは以下の通りです（7-1 と 7-2 または 7-3 のみ）。
(7-1) ベイジアン解析
bys -d <db_file> -i <c1_value> <c2_value>db_file

頻度分布ファイル名（データベース）

c1_value

シグモイド関数の係数 C1 初期値

c2_value

シグモイド関数の係数 C2 初期値

OUTPUTa) データベース解析結果ファイル（*.prb）b) シグモイド係数ファイル（*.cff）(7-2) 入力評価
bys -t <input_file> -n <dsc_num> <dsc_idx> -c <coeff_file>
input_file

入力ファイル名（回帰結果）

dsc_num

列サイズ（回帰結果列数 = 10 列）

dsc_idx

列番号

coeff_file

シグモイド係数ファイル名

OUTPUTa) 評価結果ファイル（*.est）（logS の列番号 = 9、列番号 1～10）(7-3) ベイジアン解析および入力評価
bys -t <input_file> -n <dsc_num> <dsc_idx> -d <db_file> -i <c1_value> <c2_value>
input_file

入力ファイル名（回帰結果）

dsc_num

列サイズ（回帰結果列数 = 10 列）

dsc_idx

列番号

db_file

頻度分布ファイル名（データベース）

c1_value

シグモイド関数の係数 C1 初期値

c2_value

シグモイド関数の係数 C2 初期値

OUTPUTa) 評価結果ファイル（*.est）（logS の列番号 = 9、列番号 1～10）b) データベース解析結果ファイル（*.prb）c) シグモイド係数ファイル（*.cff）

頻度分布ファイル（データベース）：
入力する頻度分布ファイル（データベース）は以下の様な書式になります。
<marker> <state_frq > <non_state_frq>
markerlogS 値

state_frq

アグリゲータ度数

non_state_frq

非アグリゲータ度数（例： -1.50

2459）

21.8. trans_code
Ullmann の定理を利用して入力分子に含まれる官能基数をカウントします。官能基の定義は
薬物候補低分子用の拡張 Joback 記述子です（定義ファイルは DB/に配置）。コンパイルは、
ソースディレクトリ（src/）に移動した後、Makefile を適宜修正して make して下さい。

起動コマンド：
起動コマンドは以下の通りです。
(8-1) 分子構造から記述子に変換（mol2 形式 DB）
trans_code -i <input_file> -o <output_file> -d <db_file>
input_file

分子構造ファイル名（mol2 ファイル、multi-mol2 形式も可）

output_file

記述子ファイル名

db_file

官能基定義ファイル名（multi-mol2 形式、DB 用）(8-2) 分子構造から記述子に変換（binary 形式 DB）
trans_code -i <input_file> -o <output_file> -d <db_file> -b
input_file

分子構造ファイル名（mol2 ファイル、multi-mol2 形式も可）

output_file

記述子ファイル名

db_file

官能基定義ファイル名（binary 形式、DB 用）“-b”binary 利用スイッチ(8-3) 分子構造から記述子に変換（binary 形式 DB）
trans_code -i <input_file> -o <output_file> -c
input_file

官能基定義ファイル（multi-mol2 形式、DB 用）

output_file

官能基定義ファイル名（binary 形式、DB 用）“-c”binary 生成スイッチ

物理記述子（Mol2 ファイル）：
mol2 ファイルの@<TRIPOS>COMMENT に以下の記述があれば、trans_code より出力される記述
子ファイルに以下の物理記述子の項目が含まれる様になります。
記述は以下の様に行います。
#<identifier> <value>（例：#LogS-1.590）identifier

物理記述子（LogS, DelO_H, AddN_H, …）

value

設定値

記述可能な物理記述子は以下の通りです。
識別子

内容

LogS

logS 値

DelO_H

解離 H 原子数（-OH）

AddN_H

付加 H 原子数（-NH）

dG_o

オクタノール中の GB/SA 値

ddG_o

オクタノール中の GB/SA 値（単位表面積当たり）

dASA_oオクタノール中の 表面積（単位体積当たり）

dG_w

水中の GB/SA 値

ddG_w

水中の GB/SA 値（単位表面積当たり）

dASA_w

水中の 表面積（単位体積当たり）dG_wd

水中解離型の GB/SA 値

ddG_wd水中解離型の GB/SA 値（単位表面積当たり）

dASA_wd

水中解離型の 表面積（単位体積当たり）

22. tpl2capbc
全系のトポロジーファイルと、setwater で生成した水分子ファイルを読み込み、孤立系
での CAP 拘束指定ファイルと位置拘束ファイルを作成します。
入力データ（１）全系のトポロジーファイル名（1 個目）（２）setwater で生成した水分子ファイル名（2 個目）（３）CAP 拘束指定ファイル名（3 個目）（４）位置拘束ファイル名（4 個目）
分子名と、その個数を全系のトポロジーファイルから取得し、水の半径と中心を setwaterで生成した水分子ファイルから読み込み、CAP 拘束指定ファイルと位置拘束ファイルを作成します。
CAP 拘束指定ファイルには、全分子が含まれますが、位置拘束ファイルは蛋白質に対してのみ作成します。

■使用例% tpl2capbc
input TPL file name
Pro_1.tpl(1)

input WAT file namewat.pdb(2)

input CAP file namecapbc_file(3)

BOUND> INCLUDE
pro

1

1 YES

Lig

1

1 YES

tip3p_water

1

12801 YESCl

1

35 YESNa

1

38 YES

BOUND> CENTER
COORDINATEs

13.1886

58.096252.1595

BOUND> RADIUS
46.9530
input POS file nameposres_file(4)

GROUP> LIST
10

1 2000 CA *1.0 MASS YES

10

1 2000 N*

1.0 MASS YES

10

1 2000 C*

1.0 MASS YES

10

1 2000 O*

1.0 MASS YES

ENDGROUP> STOP（余白）

myPresto 5.0