ERmod; Fast and versatile computation software for solvation free energy with approximate theory of solutions

ERmod; 高速で汎用性の高い溶液理論に基づく溶媒和自由エネルギー近似計算ソフトウェア

櫻庭 俊; 松林 伸幸*

Sakuraba, Shun; Matsubayashi, Nobuyuki*

ERmodはエネルギー表示法に基づく、効率よく溶媒和自由エネルギーを近似計算するソフトウェアである。溶液系・参照溶媒系の2状態での分子シミュレーションのみから、溶媒和自由エネルギーを計算することが可能である。ERmodのサブプログラムであるは溶質溶媒間相互作用エネルギーの分布関数を計算し、別のサブプログラムであるは溶媒和自由エネルギーを分布関数から溶液の近似汎関数理論に従い計算する。本論文ではERmodの設計と実装について記述し、またそのパフォーマンスを2つの有機分子と2つのタンパク質を溶質とする系について示す。ERmodの利用範囲は幅広く、均一溶媒系である流体やポリマーのみならず、ミセルや脂質膜系などのナノ不均一系まで適用可能である。ERmodはにて公開されている。

ERmod is a software package to efficiently and approximately compute the solvation free energy using the method of energy representation. Molecular simulation is to be conducted at two condensed-phase systems of the solution of interest and the reference solvent with test-particle insertion of the solute. The subprogram in ERmod then provides a set of energy distribution functions from the simulation trajectories, and another subprogram determines the solvation free energy from the distribution functions through an approximate functional. The present paper describes the design and implementation of ERmod, and illustrates its performance in solvent water for two organic solutes and two protein solutes. Actually, the free-energy computation with ERmod is not restricted to the solvation in homogeneous medium such as fluid and polymer, and can treat the binding into weakly ordered system with nano-inhomogeneity such as micelle and lipid membrane. ERmod is available on web at .