分子モデリングソフト：Builcule

主な機能

画像は，Builcule-10 のメインウィンドウです．
アミノ酸配列として PIYTR を入力してペプチドを作成し，水素付加した後に，コンフォメーション探索を行ったところです．

Builcule の主な機能を列挙します．

• 複数の分子を編集可能な系が 3 個
• 分子の新規作成：炭素数を入力して n-アルカンを生成，配列を入力してペプチドを生成．いくつかのファイル形式での入出力
• 分子の編集：分子単位でのコピー，カット，ペースト．並進と回転
• 原子の編集：元素の変更，削除，原子 1 個分の伸長と分岐
• 共有結合の編集：生成と切断
• 枝領域の編集：コピー，カット，接続．結合距離，結合角，および二面角の変更（これらの処理は枝領域単位）
• 置換基：枝領域を置換基セットに追加．置換基接続
• アミノ酸残基：変異，欠失
• ホモロジーモデリング：通常の配列アライメントによる方法，試作の構造アライメントによる方法
• 重ね合わせ：原子を指定した重ね合わせ，アミノ酸配列のアライメントを利用した重ね合わせ
• OpenBabel ライブラリの利用：ファイル入出力，エネルギー極小化，コンフォメーション探索
• 分子間相互作用シミュレーション：趣味的に作成しているものであり，分子動力学的な方法ではありません

チュートリアル：Builcule による分子モデル作成例

Builcule を使うと種々の分子モデルが作成できます．

マニュアル

メニューバーやツールボックスの構成に沿ったBuilcule マニュアルを作成しています． また，いくつかのトピックスのページもあります．

ビルドとインストール

ソースファイル

まず，libbuilcule-2 をインストールし，その後で Builcule をビルドしてください

• builcule-10.2.4.tar.bz2

ビルド

builcule-10.2.4.tar.bz2 を解凍して生成するディレクトリに移動します．
~$ tar -xjvf builcule-10.2.4.tar.bz2
~$ cd builcule-10.2.4
Makefile を作成します．
~/builcule-10.2.4$ qmake
続いてビルド．
~/builcule-10.2.4$ make
ビルドが成功したら実行ファイル builcule が生成します．

インストール

ビルドに成功したら，
~/builcule-10.2.4$ sudo make install
としてください．
実行ファイルが /usr/local/bin/ にインストールされます．

実行

インストールしてあれば，任意のディレクトリから，
builcule &
で Builcule が起動します．

アンインストール

アンインストールは，ビルド & インストールした後の状態なら（qmake で Makefile を作成した状態），
~/builcule-10.2.4$ sudo make uninstall
としてください．

手動で削除する場合は，
~$ sudo rm /usr/local/bin/builcule

開発環境

libbuilcule も含め，ビルドには C++ コンパイラ + Qt + Eigen + LibOpenBabelが必要です．
下の表は，私がインストールしている開発環境に係るパッケージです．プログラミングに，開発環境の練習記録があります．

不具合

アライメント済みあるいは同一座標のタンパク質をアライメントしようとすると異常終了する場合があります．

ダウンロード等で入手した PDB ファイルでは，数値の記述位置がずれていることがあり，Builcule でファイルが開けない場合があります．
ただし，OpenBabel で他の形式に変換するなどの対策を取れば開けることがあります．
libbuilcule の課題と位置づけておきます．

Builcule-10 リリース履歴

• 2026 年 2 月 17 日 : 10.2.4 リリース．[ファイル(F)]-[Open Babel でエクスポート] 表示される拡張子選択ウィジェットがインポート用だったので修正しました
• 2023 年 11 月 27 日 : 10.2.3 リリース．アミノ酸エディタの内部での設定に誤りがあったので修正しました
• 2023 年 11 月 26 日 : 10.2.2 リリース．選択や表示の状態によっては，ファイルを開く際に異常終了してしまうバグを修正しました
• 2023 年 11 月 25 日 : 10.2.1 リリース．ピックされた原子の近傍の原子を選択する際に，ピックされた原子が非表示の場合に異常終了するバグを修正しました
• 2023 年 11 月 24 日 : 10.2.0 リリース．近傍の原子を選択する際に，それらが属するアミノ酸も選択するように修正しました．ピックに関わるバグを修正しました
• 2023 年 11 月 23 日 : 10.1.4 リリース．アミノ酸を欠失すると異常終了する場合があったので訂正しました
• 2023 年 11 月 16 日 : 10.1.3 リリース．アミノ酸配列の扱いが甘くて異常終了する場合があったので訂正しました
• 2023 年 11 月 5 日 : 10.1.2 リリース．[実験(X)]-[分子間相互作用] で，1000 ステップごとに，ステップ数を端末に出力するようにしました
• 2023 年 11 月 4 日 : 10.1.1 リリース．libbuilcule の変更に伴い，[実験(X)]-[分子間相互作用] のオプションを変更しました
• 2023 年 11 月 2 日 : 10.1.0 リリース．libbuilcule の変更に伴い，メニューに [実験(X)]-[選択した分子の構造を調整] を追加しました
• 2023 年 10 月 25 日 : 10.0.8 リリース．libbuilcule の変更に伴い，ビルドの条件を変更しました．本体は変更なしです
• （略）
• 2023 年 8 月 20 日 : 10.0.0 リリース
• （略）
• 2023 年 3 月 26 日 : 10-α-1 リリース

Builcule のコンセプトは，広島大の故・吉田先生が開発されていた MOLDA の影響を強く受けています（コード上の関連はありません）．
私はプログラミングや計算化学は素人であり，先生とはリアルでは 1 度お会いしただけですが，ネット上でたいへんお世話になりました．
Builcule 開発の原点は，このあたりにあります．

次期バージョン Builcule 11 の進捗状況

画像は，開発中の Builcule 11 のスクリーンショットです．メタン，QWERTY，ASDFGH と作成し，位置を調製したところです．

垂直ツールバーの [元素を変更] を実装しました（2026 年 2 月 24 日）．

実装できたコマンド

部分的にでも実装できたメニューコマンドおよびツールボタンは以下のとおりです．
進捗度を示す目安にはなろうかと思います．

メニューバー

• [ファイル(F)]-[終了(Q)]：PDB 形式，XYZ 形式，または独自形式の BCL 形式での保存です．他の形式は [Open Babel でエインポート] をご利用ください
• [ファイル(F)]-[保存(S)]：XYZ 形式または独自形式の BCL 形式での保存です．他の形式は [Open Babel でエクスポート] をご利用ください
• [ファイル(F)]-[Open Babel でインポート]
• [ファイル(F)]-[Open Babel でエクスポート]
• [編集(E)]-[n-アルカンを追加]
• [編集(E)]-[ペプチドを追加]

水平ツールバー

• [センタリング]
• [ピックをクリア]
• [距離を測定]：2 原子間の距離を測定します
• [角度を測定]：3 原子の成す結合角を測定します
• [二面角を測定]：4 原子の成す二面角を測定します
• [結合長を変更]
• [結合角を変更]
• [二面角を変更]
• [選択分子を移動]

垂直ツールバー

• [ユニットをクリア]

変更点

バージョン 11 での大きな変更点は以下の 3 点です．
これら以外にも，新機能の追加や以前削除した機能の復活を考えています．

• バックエンドである分子モデリングライブラリを新たに書き起こしています
• 分子描画ソフトウェア Detrial の機能を Builcule に統合します．これにより分子描画機能を強化します
• 描画ライブラリを GLU（OpenGL Utility Library）から Qt 3D に変更します

マシンが非力なせいか，Qt3D を使うとファイルダイアログをインスタンス化すると，動作が極端に遅くなってしまいました．
これはファイルダイアログ使用時に Qt3D を使わないようにして対処したのですが，今度はアミノ酸残基数が 3 桁になると動作が重くなることが判りました．
高分子の編集には古いマシンではパワー不足なようです．（2026 年 2 月 14 日）