分子モデリング研究所

フリーの環境を利用して，自宅 & 独学で何か研究が進められないか模索しています．
テーマは分子モデリングです．分子モデリングは，分子の構造や性質をコンピュータ上で表現・解析する技術の総称です．このサイトでは，生化学や食品化学の分野に焦点を当てています．
大まかな作業の流れは，

  1. 開発環境を準備します．ここでは，Debian GNU/Linux 上で C++ や Python を使っています
  2. 準備した開発環境でソフトウェアを開発します．ここでは，分子モデリングソフトウェアを開発しています
  3. 開発したソフトウェアと連携させるソフトウェアを揃えます．ここでは，量子化学計算ソフトやケモインフォマティクスソフトなどを導入しています
  4. 準備したソフトウェアで研究を行います．ここでは，化学進化や食品科学の分野で研究ができないか検討しています

自作分子モデリングソフトは，原子の元素と三次元座標を設定し，共有結合距離や原子価などを考慮して，経験的に分子モデルを構築するものです．
低分子からタンパク質分子までのモデリングが可能です．
作成した分子モデルは，計算科学ソフトウェアに供せるので，種々の解析が可能となります．

プログラミング

このディレクトリでは，分子モデリングソフトウェア Builcule や共有ライブラリ libbuilcule 開発につながるプログラミングの練習記録を整理して紹介しています．
ライブラリの作成，科学系ライブラリの導入，Qt を使った単純な GUII ソフトウェアの作成について紹介しています．

[プログラミング] ディレクトリには，以下のページがあります．

ライブラリの作成

端末に Hello World と出力するプログラムを材料にして，ライブラリの作成法を練習しています．

科学系ライブラリの導入

これらのライブラリは Builcule や libbuilcule で利用しています．

Qt/C++ による GUI ソフト

分子モデリングソフト：Builcule

Builcule の実行イメージ

Builcule は，低分子有機化合物からタンパク質までの分子モデルをシームレスに作成できることを目指して開発しているフリーの分子モデリングソフトです．
モデリングの出発分子として，ファイルの読み取り以外に，メインウィンドウで n-アルカンやペプチドの新規作成や追加が可能です．
共有結合と分子，アミノ酸残基とアミノ酸配列，といった種々の情報を検知し，検知した分子構造に対して，回転・移動，元素や共有結合の編集，官能基の付加，配列アライメント，重ね合わせ，ホモロジーモデリングといった処理が施せます．

このディレクトリでは，機能の紹介とマニュアル，分子モデルの作成例，仕様，ビルドとインストール法などを紹介ています．

[分子モデリングソフト：Builcule] ディレクトリには，以下のページがあります．

Builcule チュートリアルとして，

Builcule マニュアルでは，メニューバーやツールボックスの構成に沿った使用法を紹介しています．
マニュアルのいくつかのトッピクスを紹介する以下のページもあります．

さらに，サブディレクトリ [Detrial] があります．
Detrial は，Builcule に統合する予定です．

分子モデリングライブラリ：libbuilcule

libuilcule は，本サイトで開発している分子モデリング用のライブラリです．Builcule の非 GUI 部分を切り貼りして開発を始めました．
独立した分子化学ライブラリとして利用可能なレベルをめざしています．
現バージョンは試作段階であり，「Builcule 10 が動くだけ」というレベルです．
バージョン 3 に向けてコードを整理している段階です．

[分子モデリングライブラリ：libbuilcule] ディレクトリには，以下のページがあります．

CLI 版分子モデリングソフト：BCMD シリーズ

libbuilcule は分子モデリングソフト：Builcule のライブラリとして開発していますが，CLI 版分子モデリングソフト用のライブラリとしても利用可能です．
これを示すために，BCMD シリーズと銘打っていくつかのソフトウェアを試作しました．
現在のラインナップは，ペプチドの生成，変異，分子ファイルのマージ，ペプチドの変異，ペプチドの生成，性質の出力です．
さらに利用例を紹介しうるページも作成しました．
BCMD シリーズに関して，以下のページがあります．

科学ツールの導入

[科学ツールの導入] ディレクトリには，以下のページがあります．
すなわち，量子化学ソフトウェアによる計算と分子軌道の表示方法の導入記録，C++ による数値計算ライブラリや科学ライブラリの練習記録，Python による数値計算や RDKIT の練習記録です，

量子化学ソフトウェア

仮想的なヌクレオチド類縁化合物

量子化学ソフトウェアによる計算と分子軌道の表示方法の導入記録を紹介しています．
計算ソフトウェアの添付ドキュメントの最初の例を試すところから始めて，表示ソフトウェアで分子軌道を描くところまで進めます．
画像は，trans-ブタジエンの分子軌道を計算し，HOMO とそのひとつ下を画像表示したものです．

開発環境

これらを使った分子モデリングソフトのコンテンツはあまり公開していないのですが（RDKit を使ったアミノ酸記述子くらい），何か作って公開する可能性があるので，能力を維持するために置いています．

基礎研究

ホスホリボシルピロリン酸合成酵素の活性中心

このディレクトリには，自作ソフトウェア用のアルゴリズムの開発研究や自作ソフトウェアによるタンパク質の分析，自作ソフトウェアと導入したソフトウェアとを連携した生物化学系の低分子の分析などを置いています．
テーマは，自作ソフトウェアへの実装やサイトの作業仮説としているリン酸仮説との連携を意図したものが多いです．

画像は，ホスホリボシルピロリン酸合成酵素の活性中心です．

[基礎研究] ディレクトリには，以下のページがあります．

化学進化

仮想的なヌクレオチド類縁化合物

低分子から糖・有機酸代謝，翻訳・転写複製系が発生するためにはどのような過程を経なければならないか考えてみました．
ポリリン酸が重要な役割を演じるので，「リン酸仮説」と名付けました．

これは，手持ちの材料でなにかできないか考えて作成した，勉強のための作業仮説です．
地球上の生命の起源については未解決の課題であろうと思います，アストロバイオロジーもこれからの領域であろう，ということで作成しました．
初出は 2012 年 5 月 28 日で，骨子は変わっていない．「答え合わせ」が楽しみです．

[化学進化] ディレクトリには，以下のページがあります．

食品科学

イソフラボン-エストロゲンレセプター複合体モデル

ターゲットを食品科学に絞って，分子モデリングやその関連分野のコンテンツを作成していく心づもりです．
画像はイソフラボン-エストロゲンレセプター複合体モデルです．
エストラジオール-エストロゲンレセプター複合体のエストラジオールと，ダイゼインとを入れ替えて作成しました．

[食品科学] ディレクトリには，以下のページがあります．

作業内容，ポリシー，連絡先等は，本サイトについてに記しています．
提案ご意見など，ご教授よろしくお願い申し上げます．