分子モデルの作成法　ソフト導入編

よくホームページ上等で見かける図１のような３Ｄ分子モデル。これらはどのように作成するのか？その基本的な方法を２回に渡って順を追って解説してみよう。今回はソフトの導入編です。

図１ポリメタクリル酸メチル(gifファイル)

▼ はじめに

まずはじめに図１のようなモデルを描くにはそれなりの専用ソフトを用いなければなりません。しかし、Chem3D等のソフトは高いですよね。研究室や会社にある場合はそれを使ってしまっていいと思うのですが、特にWindowsの方はなかなかそううまくはいかないと思います。

　ということで、ここで紹介する方法はすべて、フリーソフトウェアを使った作成法です。下記にあげたソフトを使って作成します。

▼ ソフトとダウンロード

　１、ISIS Draw (Windows 4.9MB /Macintosh 3.6MB )

フリーソフトの構造式描画、分子モデル作成プログラム。ISIS Draw で作成した構造式はMOLDAやTINKERを利用すると分子モデルに変換できる。構造式描画としてもChemDraw等に劣らずなかなか使いやすい。

　２、MOLDA (Windows 2.97MB/Macintosh/UNIX)

MOLDAは分子模型作成用プログラムで，分子座標フォーマットは， MOLDA, XMol, Chem3D およびPDBに対応しています。 MM2,MOPAC,Gaussian94,CHARMmやAmber4などの多様な分子科学計算の入力データの作成や出力データの読み込みにも対応しており，それらのデータからVRMLやPOV-Rayによる３次元グラフィックスも可能とする。また、MOLDA BeansはWindows,Mac,UNIXを問わず JavaVMを装備したいかなる機種のもとでも動作する。

　３、TINKER (MS-DOS等)

TINKERは分子力学/分子動力学用のプログラム群。すなわちTINKERとは単一のプログラムではなく多くの比較的小さなプログラムの総称。TINKERには44個のプログラムがあり、分子コンフォメーションの作成や、ゆらぎのシミュレーション、あるいは構造式から分子モデルを作成したりできる。代表的なものを次にあげる。(表１)

プログラム	特徴
Optimize	分子力学計算に基づいて、分子構造を最適化するためのプログラム。
Minimize	Optimizeと同様のプログラムだか、「粗い」構造最適化をする。計算速度が速く、大きな分子に使われる
Protein	ペプチド作成用のプログラム
Dynamic	分子の揺らぎをシミュレートするプログラム
Xyzpdb	TINKERファイル（.xyz）を.pdb(Protein Data Bank用)に変換するためのプログラム

表１　TINKERのプログラムの例　

　４、Chime（Windoows 2.0MB / Macintosh1.3MB）

Internet ExplorerやNetScape等のブラウザでインターネット上に公開された、.molファイルを見るためのプラグインです。これがあれば、図２のような３Ｄモデルも見ることができ、自由に回転したりすることもできます。分子を作成するためには必要ありませんが、重要なソフトです。

図２DNAの一部(Chimeをダウンロードしていなければ表示されません)

５、RasMol(Windows/Mac/その他)

分子座標データを読み込んで、種々の様式で表示するための分子グラフィックソフトウェアです。上のオンライン上Chimeで表示されるようなグラフィックをオフラインで表示するソフトと考えるとわかりやすいでしょう。

ほかにもありますが、今回はこの代表的な４つのソフトを使って分子モデルを作成してみましょう。まず１、２、３、５のソフト名をそれぞれクリックしてそのサイトに行き、それぞれのソフトをダウンロードしてください。ISIS Draw、MOLDA 、Chimeは自己解凍式でセットアップしてくれますが、TINKERはしてくれないのでLhasa等の圧縮・解凍ソフトが必要です。TINKERソフトは多数あり、ここではそれぞれのＯＳに対応する[minimize.zip]が必要です。また、力場パラメーターとして[Mm3.prm]というファイルが必要なので、TINKERホームページの「Force Field Parameter Sets」のところでMm3.prmをダウンロードしてください。

TINKERはMOLDAの下でよく使われるので、＜MOLDA＞フォルダのなかに＜TINKER＞フォルダを作成してその中に入れておきます。

すべて、セットアップし終えたら、ISISDrawやMOLDA等で構造式を作って遊んでみてください。

この続きは分子モデル作成編で。有機って面白いよね!!

(by ブレビコミン2000.11.3)

(2004.9.22 リンク切れ訂正、関連書籍追加)

▼参考文献

・パソコン分子設計応用編　杉野圭司　サイセンスハウス (2000)

・実践パソコン化学計算　化学ソフトウェア協会　(1992)

・大学院講義有機化学ＩＩ　野依良治　等　東京化学同人(1998)

▼関連書籍

・パソコンで見る動く分子事典―デジタル3D分子データ集の決定版
　化学構造が立体的に見られる画期的データ集。学生から研究者まで使える！
基本的な分子から話題の分子まで、1200種類の分子データを収録。構造から性質まで3Dモデルで一目瞭然。目には見えない分子の世界を納得しながら理解することができる！

▼関連サイト、ダウンロードサイト

・ISIS Draw

・MOLDA

・TINKER

・Chime

・Lhasa

・RasMol

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