myPresto 5.0- sievgeneNMR -USER MANUAL
2018/1/11

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ii

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。
薬物ドッキングの詳細は、sievgene のマニュアル「sievgene_manual_v5.000_ja.doc」に記載されています。

謝辞
本ソフトウェアの研究開発は、国立研究開発法人日本医療研究開発機構(AMED)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・京極好正博士の始められた研究の中で開発されました。

myPresto 5.0

iii

目次
1.

目的 ................................................................................................................................. 4

2.

sievgene_NMR のインストール ..................................................................................... 53.

2.1.

ファイルの解凍 ........................................................................................................ 52.2.

インストール............................................................................................................ 52.3.

テストプログラムの実行 ......................................................................................... 5

sievgene_NMR の実行方法 ............................................................................................ 63.1.

MD の実行と制御ファイル指定 .............................................................................. 63.2.

NMR 機能の制御ファイル指定 ............................................................................... 73.2.1. 制御ファイル ........................................................................................................ 73.2.2. 入力ファイル ........................................................................................................ 83.3.

出力 ......................................................................................................................... 113.3.1. ログ出力 ..............................................................................................................113.3.2. ファイル出力 ...................................................................................................... 13

myPresto 5.0

41. 目的溶液 NMR を用いて蛋白質―化合物の混合溶液で、化合物のシグナルを観測し、この実験データを再現するような蛋白質―化合物複合体構造を計算で予測することが、このソフトウェアの目的です。
具体的には、溶液 NMR において、蛋白質―化合物の混合溶液における化合物の DIRECTIONデータを収集します。蛋白質と化合物の立体構造は既知とし、蛋白質―化合物をドッキング計算するときに、実験による DIRECTION データと計算による DIRECTION データのシミュレーション値の相関が最大になるように、化合物を配置することで、複合体構造を予測します。
【参考文献】
Yoshifumi Fukunishi, Yumiko Mizukoshi, Koh Takeuchi, Ichio Shimada, Hideo
Takahashi,

HarukiNakamura.

Protein-ligand

docking

guidedbyligandpharmacophore-mapping experiment by NMR. Journal of Molecular Graphics andModelling, 2011, 31, 20-27

4/13

5

2. sievgene_NMR のインストール
sievgene_NMR のインストールは以下の手順で行います。

2.1.

ファイルの解凍

sievgene をインストールするディレクトリで、"sievgene_NMRyymmdd.tar.gz"を解凍します。(yymmdd は年月日を示す数字が入ります。)
解凍は次のコマンドを使用します。
% tar -xzvf sievgene_NMRyymmdd.tar.gz

2.2.

インストール次のコマンドで、インストールを実行します。GNU の FORTRAN コンパイラ(gfortran)もし
くは、Intel の FORTRAN コンパイラ(ifort)が必要です。
% cd sievgene_NMRyymmdd
次のコマンドは、どちらか一方を実行します。
% bin/install.sh(GNU のコンパイラを使用する場合)% bin/install.sh intel(Intel のコンパイラを使用する場合)

2.3.

テストプログラムの実行

次のコマンドで、テストプログラムを実行します。
% bin/test_sievgene_NMR1.sh
これは、sample/nmrsample_input1.inp を使用したテスト計算を実行します。出力先は、test_sample1/です。

% bin/test_sievgene_NMR2.sh
これは、sample/nmrsample_input2.inp を使用したテスト計算を実行します。出力先は、
test_sample2/です。
これらのコマンドを実行することにより、サンプルデータに対して、sievgene_NMR のプログラムが適切に動作することを確認することができます。

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6

3. sievgene_NMR の実行方法
3.1.

MD の実行と制御ファイル指定

sievgene_NMR の制御ファイルに MD フェーズオプションのキーワード"EXE> MD"を記述した場合に、記述された条件での MD を実行します。
制約条件は以下の１点とします。
(1)MD フェーズは１つのみ有効とし、複数存在する最後尾の指定を有効とします。
MD フェーズで有効となるオプションを以下に示します。
#区分機能12345678910111213

相互作用
計算

bondangle
torsionimproper
1-4 静電1-4vdW
1-5 静電1-5vdW
カットオフ距離カットオフ計算間隔
CAP 拘束剛体
初期温度14151617181920212223242526

拘束力
モデル
温度制御

ensemble
積分器
ジョブ制御

シミュレート温度
Gauss 拘束Nose-Hoover
Hoover-Evans
NVE
NVTleap flog
velocity verlet
シミュレート時間
ループ回数
時間刻み
CPU 時間
ログ出力

キーワー
ド
CALBONCALANGCALTORCALIMP
CALE14
CALV14
CALE15CALVDW
CUTLENUPDATECALCAPRIGIDM
INITIA
STARTTSETTEM
METHOD
THERMOMETHODMETHODMETHODINTEGRINTEGRSETTIMLOOPLITIMEST
CPUTIM
OUTLOG

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備考参照位置？(MD 初期座標)※自動は水素対象-7

3.2.

NMR 機能の制御ファイル指定

3.2.1. 制御ファイル
sievgene_NMR の制御ファイルで、下記の NMR 計算のためのパラメータを指定します。
・スピン緩和係数ファイル名
・スピン緩和実験値ファイル名
・MIN/MD でのスピン緩和計算指定
・蛋白質残基ごとの NMR 係数ファイル名・ポテンシャル距離閾値
具体的な指定方法は以下の通りです。
(1)INPUT フェーズ
#項目

キーワード型内容

1

ス ピ ン 緩 和 係 数 ファ イ

NAMENM

文字型

スピン緩和係数ファイル名

2

ル

NMRCOE

選択型

NOREad | READ

3

ス ピ ン 緩 和 実 験 値フ ァ

NAMENO文字型

スピン緩和実験値ファイル名

4

イル

NMREXP

選択型

NOREad | READ

5

残基の NMR 係数ファイル

NAMENP

文字型残基係数ファイル名

NMRPRO

選択型

NOREad | READNMRRAD

実数型

ポテンシャル距離閾値(1.0)

67

ポテンシャル半径閾値

(2)DOCK フェーズ
#項目キーワード型

内容1

スピン緩和計算指定

USENMR

選択型

NO | YES2

NMR のスコア加算係数

WETNMR

実数型

NMR 評価値のスコア加算時の係数

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83.2.2. 入力ファイル
入力ファイルはスピン緩和係数ファイルと、スピン緩和実験値ファイルの二種類があります。
個々の水素のスピン緩和の観測値はシグナルと呼ばれ、シグナルとスピン緩和の相関係数は下記の式で求められます。
Sbi は、実験値のシグナルで、i-th の H 原子のシグナル、sai は理論値（Σ1/R6）で、i-thの H 原子のシグナル、Nc は NMR シグナルを観測する H の総数とすると、相関係数 R は：ssibia (s  Nc )(s  Nc )ibRab iaiii

ssib(1)ia (s  Nc )   (s  Nc )ib2iiaii2i

sBi  sbi ib(2) Ai  s a iiNcNP

1Rij6s ai  jsi

Ncia(3)i は化合物の H,j は蛋白質の H で、NP は蛋白質の H の総数とおくと、(4)の式で表現されます。

R ba Bi  Aii

 Bi   Ai
2i(4)
2i

MD を行うため、リガンドの H 原子に働く力を求めるため、このｘ、ｙ、ｚの微分を求めます。

R1(  Bi 2  Ai 2BiAi   BiAi22xi  Bi  Ai
xi i
xiiiii

2i2ii

(  Bi  Ai  Bi{Ai}   BiAi
22xiiii
 Bi  Ai i
1i

 Bi  Ai )22i

 Bii2

Ai{Ai})
2
xi
Aii

1i{ } の部分は：


11 Ai  6 7
6xi
xi j Rij
Rij xi1 6 7Rij( xi  x j ) 2  ( y i  y j ) 2  ( z i  z j ) 2(6)( xi  x j )( xi  x j ) 2  ( y i  y j ) 2  ( z i  z j ) 28/13(5)9NPs ai  j1
Rij6

は、リガンドの H が、蛋白質の H に重なって R=0 となり値が発散するのを押さえるため、
van der Waals ポテンシャルの形
NPs ai   Eijj


A12 A 6
4( 6 ) : when R  21 / 6 A12Eij  RijRij 1 : when R  21 / 6 A
で置き換えます。係数 A の値は、デフォルトは、半径 A＝１．０Åとして、制御ファイルで変更できます。

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10
スピン緩和係数ファイル
化合物に含まれる水素でシグナルを計算する対象の水素原子を 1 行ごとに、原子 ID、原子名、力係数の順に空白区切りで記述します。
空行、または 1 カラム目が';'である行はコメント行とみなします。
力係数は前述の(5)式の係数で、相関係数のみ計算し、力を加えない場合は 0.0 を指定します。
; NMR signal coefficient (3rd value is force coefficient);
21112H2H11H121.00000
1.00000
1.00000

スピン緩和実験時ファイル
NMR 実験で得られたスピン緩和実験値を原子 ID、原子名、シグナル計算係数の順に空白区切りで記述します。
空行、または 1 カラム目が';'である行はコメント行とみなします。
;; NMR test suits (1aco, use excel sheet calculation);
2 H 0.012895381
11 H 0.009223408
12 H 0.004169454

残基の NMR 係数ファイル
NMR 実験での蛋白質残基に対する係数を残基 ID、残基名、係数の順に空白区切りで記述します。
空行、または 1 カラム目が';'である行はコメント行とみなします。
指定しない場合、全残基の係数として 1.0 が指定されます。
;; NMR test suits (1aco, use excel sheet calculation);
1 ARG+ 1.0
2 ALA 1.0
3 LYS+ 1.0
4 VAL 0.9

10/13

113.3.

出力

3.3.1. ログ出力
NMR 計算時のログとして以下の情報を出力します。
ヘッダ
ヘッダ部分に NMR 計算機能付き sievgene であることを示す、"for NMR effect"が出力されます。
***************************************************
sievgene(09/07/30)****
molprof / AIST Aomi 2-3-26, Koto-ku,**
Tokyo 135-0064 JAPAN**JAPAN****v4.307 : Apr 29 2015.
**for NMR effect***************************************************NMR 用入力ファイル名
INPUT フェーズのログにスピン緩和係数ファイル名とスピン緩和係数実験値ファイル名を出力します。
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ INFORMATION> sievgene(09/07/30)++READ INPUT SPECIFICATION+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++INFORMATION> INPUT---中略--5) LOG FORMAT:detail

6) NMR DATA
6-1) COEFFIENT FILE
NAME:coeff.nmr6-2) EXPERIMENT FILE
NAME:expr.nmr

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12
化合物と蛋白に対する NMR 係数設定情報
化合物ファイル読み込み後に、スピン緩和係数ファイルを読み込んだ結果を出力します。
化合物の出力情報として、化合物の水素数、スピン緩和係数の個数、スピン緩和実験値の個数、水素毎のスピン緩和係数とスピン緩和実験値の一覧を出力します。
蛋白質の出力情報として、残基 ID、残基名、対象水素名、係数の一覧を出力します。
INFORMATION> INPUT LIGAND FILE
FILE NAME:Lig_ga_1.mol2

ATOM NUMBER
BOND NUMBER::1514

INFORMATION > NMR DATANUMBER OF LIGAND HYDROGEN =3NUMBER OF COEFFICIENT=3NUMBER OF EXPERIMENT VALUE=32ATOM=H
COEFF=1.000000
EXPRIMENT = 1.2895381E-02
化合物ファイル読み込み後に、スピン緩和係数ファイルを読み込んだ結果を出力する。
11ATOM = H COEFF= 1.000000
EXPRIMENT = 9.2234081E-03
出力情報は、化合物の水素数、スピン緩和係数の個数、スピン緩和実験値の個数、水素12ATOM = H COEFF= 1.000000
EXPRIMENT = 4.1694539E-03:
毎のスピン緩和係数とスピン緩和実験値の一覧とする。
INFORMATION> NMR
PROTON OF PROTEINS
8 PRO HG2
1.00000000000000
9 PRO HG3
1.00000000000000:

Minimize 実行中のスピン緩和実験値とスピン緩和理論値の相関係数
MIN フェーズのログ出力間隔(MONITO オプションで指定)で、スピン緩和理論値とスピン緩和実験値の相関係数を下記の形式で出力します。
INFORMATION> LOCAL SEARCH START
NMR( MIN ): STEPNMR( MIN ): STEPNMR( MIN ): STEPNMR( MIN ): STEPNMR( MIN ): STEP

10 : CORRELATION
20 : CORRELATION
30 : CORRELATION
40 : CORRELATION
50 : CORRELATION

0.684111
0.678235
0.672578
0.667323
0.660504

NMR( MIN ): STEPNMR( MIN ): STEPNMR( MIN ): STEPNMR( MIN ): STEPNMR( MIN ): STEP

10 : CORRELATION
20 : CORRELATION
30 : CORRELATION
40 : CORRELATION
50 : CORRELATION

0.700332
0.681871
0.652750
0.622371
0.591507

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13MD 実行中のスピン緩和実験値とスピン緩和理論値の相関係数
MD フェーズのログ出力間隔(OUTLOG オプションで指定)で、スピン緩和理論値とスピン緩和実験値の相関係数を下記の形式で出力します。
NMR( MD
NMR( MDNMR( MDNMR( MD
NMR( MD
NMR( MD): STEP): STEP): STEP): STEP): STEP): STEP

100 : CORRELATION -0.787139
200 : CORRELATION -0.634928
300 : CORRELATION -0.010359
400 : CORRELATION 0.618585
500 : CORRELATION 0.700529
600 : CORRELATION 0.766855

簡易ログ指定(LOGFOR=SHOR)の場合、従来のポテンシャルのログは表示しないこととします。
スコア出力時ローカルスクリーニングのスコア出力時に、ローカルスコア行の直後に当該スコアの座標での、スピン緩和の相関係数を出力します。
また、参照座標が存在する場合は、参照座標でのスコア値の行の次に、スピン緩和の相関係数と最終構造の計算値を出力します。
SCORE(/100) dG
HITMTS
rotNum ASA
ELE
HYD
@
1 -3.67 -12.06 -189.35 -444.34
2-200.88 -10.11 -109.82
NMR( END ): STEP
0 : CORRELATION 0.189949

VDW-2.26

CALCULATED NMR COEFFICIENT5 H 5.9335791E-02
6 H 6.0966159E-03
9 H 0.1111840
11 H 0.2017118
13 H 5.4321475E-02
16 H 6.7282273E-03：
81 H 3.3168693E-03
85 H 3.3739565E-03
89 H 1.3888302E-03
91 H 1.3118053E-03@
2 -3.66 -12.02 -188.55 -442.95
2-200.36
NMR( END ): STEP
0 : CORRELATION 0.047956：-9.91 -109.55-2.26

REFERENCE COORDINATE DATA
-294.08 -166.41 -8.56 -119.11
NMR( REF ): STEP
0 : CORRELATION 1.000000
CALCULATED NMR COEFFICIENT5 H 4.1155905E-02
6 H 5.3803613E-03:

3.3.2. ファイル出力
スコアファイルには標準出力へのスコア出力と同じ形式で、スピン緩和の相関係数を出力します。

――――
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