ポリペプチドとタンパク質のアミドIバンドの部分ヘッセ行列アプローチを用いた計算

ポリペプチドとタンパク質のアミドIバンドの計算のための部分ヘッセ行列近似が導入される。この近似は、アミドIバンドの性質を利用しており、主にバックボーンアミド残基のカルボニル基に局在している。モデルペプチドのセットに対して、バックボーンアミドグループの炭素、酸素、窒素原子の変位に関するエネルギーの導関数のみを含むヘッセ行列から計算された調和周波数は、Hartree-Fock/STO-3Gおよび密度汎関数理論ED16-31G(*)理論レベルでの完全ヘッセ行列値に対して、それぞれ15および10 cm(-1)の平均絶対誤差を導入する。部分ヘッセ行列をバックボーンの炭素および酸素原子の変位に関する導関数のみを含むように制限すると、対応する誤差は24および22 cm(-1)となる。両方の近似は、完全ヘッセ行列バンドプロファイルをわずかに波数が低下した形でよく再現する。計算的には、部分ヘッセ行列近似は結合摂動ハートリー-フォック/コーン-シャム方程式の解法および電子反発積分の二次導関数の評価に使用される。得られる計算の節約は大きく、ポリペプチドのサイズが大きくなるにつれて増加する。HF/STO-3Gレベルでは、5つのトリプトファン残基からなるポリペプチドの部分ヘッセ行列計算には、完全なヘッセ行列計算の約10%-15%の時間がかかる。部分ヘッセ行列法を用いて、タンパク質アジトキシン2（PDBコード1AGT）の構成要素の二次構造要素のアミドIバンドが計算され、全タンパク質のアミドIバンドが推定される。