KAKEN — 研究課題をさがす | 研究者番号: 00593550

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検索結果: 15件 / 研究者番号: 00593550

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1. 光化学系II酸素発生中心を創る

公募研究

研究種目	学術変革領域研究(A)
審査区分	学術変革領域研究区分(Ⅱ)
研究機関	筑波大学
研究代表者	庄司光男筑波大学, 計算科学研究センター, 教授
研究期間 (年度)	2025-04-01 – 2027-03-31採択
研究領域	タンパク質機能のポテンシャルを解放する生成的デザイン学

2. ヘモグロビンのhingeとswitch領域構造の形成に関わるα鎖とβ鎖の寄与の検証

研究課題

研究種目	基盤研究(C)
審査区分	小区分32010:基礎物理化学関連
研究機関	筑波大学
研究代表者	長友重紀筑波大学, 数理物質系, 講師
研究期間 (年度)	2023-04-01 – 2026-03-31交付
キーワード	ヘモグロビン / hinge / βサブユニット / 四次構造変化 / switch
研究開始時の研究の概要	ヘモグロビン（Hb）の機能（協同的酸素結合）発現にかかわる四次構造変化へのα鎖とβ鎖への寄与は申請者のこれまでの分光に基づく研究により，α鎖とβ鎖で異なっていることを見出しているが，この構造変化に寄与するα鎖とβ鎖の役割の違いについて，とりわけβ鎖についてはβ鎖へのリガンド結合による変位の伝達に関し ...
研究実績の概要	本申請課題「ヘモグロビンのhingeとswitch領域構造の形成に関わるα鎖とβ鎖の寄与の検証」は，実験と理論の両方から実施する．しかしながら，課題内容が実験系で達成されなければ理論による裏付けが意味をなさなくなるので，1年目は実験系を中心に実施した．分光実験（紫外共鳴ラマン）より，ヘモグロビンβ鎖 ...
現在までの達成度 (区分)	2: おおむね順調に進展している

この課題の研究成果物	学会発表 (2件)

3. 光合成における光誘導水分解反応機構及び光エネルギー利用機構の解明

研究課題

研究種目	特別推進研究
審査区分	理工系
研究機関	岡山大学
研究代表者	沈建仁岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授
研究期間 (年度)	2022-04-01 – 2027-03-31交付
キーワード	光化学系II / 水分解反応 / 時分割X線結晶構造解析 / クライオ電顕構造解析 / 理論計算 / 光合成 / 酸素発生反応 / エネルギー移動 / 高精度量子化学計算 / Coupled-Cluster (CC)計算 / 時分割構造解析 / 水分解 / 酸素発生 / 高精度量子力学計算 / 人工光合成
研究開始時の研究の概要	酸素発生型光合成における光誘導水分解・酸素発生反応の機構、及び光エネルギーの吸収・変換を担う各種生物由来光化学系I、光化学系IIと光捕集アンテナタンパク質の超分子複合体等の構造・機能・進化過程を解明する。水分解反応機構の解明では、X線自由電子レーザーを利用したポンプ－プローブ構造解析法を行い、各種変 ...
研究実績の概要	水分解反応の機構解析では、時分割ポンプ－プローブシリアルフェムト秒X線結晶構造解析法を用いた、1または2閃光照射し、それによって誘導される光化学系II(PSII)のS1→S2, S2→S3遷移の中間状態の構造変化について、データを取りまとめ、論文としてNature誌に出版した。また、PSIIのプロト ...
現在までの達成度 (区分)	1: 当初の計画以上に進展している
中間評価所見 (区分)	A+: 研究領域の設定目的に照らして、期待以上の進展が認められる

この課題の研究成果物	国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (43件うち国際共著 19件、査読あり 42件、オープンアクセス 19件) 学会発表 (53件うち国際学会 25件、招待講演 22件) 図書 (2件) 備考 (1件)

4. XFEL-SFXによる化学反応解明を目指した「反応追跡結晶」の構築

研究課題

研究種目	基盤研究(A)
審査区分	中区分37:生体分子化学およびその関連分野
研究機関	東京工業大学
研究代表者	上野隆史東京工業大学, 生命理工学院, 教授
研究期間 (年度)	2022-04-01 – 2026-03-31交付
キーワード	タンパク質結晶 / XFEL / X線自由電子レーザー / 有機金属錯体 / カルボニル配位子 / 自由電子レーザー / 結晶構造解析 / タンパク質ケージ / フェリチン / シリアルフェムト秒結晶解析
研究開始時の研究の概要	近年の結晶構造解析技術の進歩により、天然タンパク質の反応過程を原子分解能で実時間追跡することが可能となってきた。しかし、その手法を様々な化学反応へと展開するには多くの課題が残されている。本研究では人工反応の高分解能実時間構造追跡に向けた汎用性の高い分子システムの確立に向け、タンパク質ケージであるフェ ...
研究実績の概要	近年の結晶構造解析技術の進歩により、天然タンパク質の反応過程を原子分解能で実時間追跡することが可能となってきた。しかし、その手法を様々な化学反応へと展開するには多くの課題が残されている。本研究では人工反応の高分解能実時間構造追跡に向けた汎用性の高い分子システムの確立に向け、タンパク質結晶を用いた「反 ...
現在までの達成度 (区分)	2: おおむね順調に進展している

この課題の研究成果物	国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (13件うち国際共著 4件、査読あり 7件) 学会発表 (33件うち国際学会 2件、招待講演 5件) 備考 (1件)

5. 分子シミュレーションによるタンパク質化学反応ダイナミクスの解明

計画研究

研究種目	新学術領域研究(研究領域提案型)
審査区分	複合領域
研究機関	国立研究開発法人理化学研究所
研究代表者	宮下治国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 上級研究員
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2024-03-31完了
キーワード	タンパク質 / 脂質膜 / 分子動力学シミュレーション / 量子古典混合計算 / モデリング / 化学反応解析 / 動的構造解析 / 電子状態 / プロトン化 / 可視紫外吸収スペクトル帰属 / タンパク質-膜間相互作用 / シミュレーション / ハイブリッドアプローチ / 構造解析
研究開始時の研究の概要	時分割シリアルフェムト秒結晶構造解析(SFX)法による「高速分子動画」は、原子分解能で数10フェムト秒からミリ秒までの構造変化を捉える手法である。一方でSFXのデータは、多数のタンパク質分子の平均構造であり、また、電子状態などの詳細を知ることは困難である。本研究では量子古典混合計算による複雑な化学反 ...
研究成果の概要	本研究では、量子古典混合計算による化学反応解析や高精度力場を用いた大規模長時間シミュレーション、実験データとシミュレーションを融合させるハイブリッドアプローチなどの多角的な理論・計算研究アプローチを用い、構造変化を原子分解能で捉える高速分子動画法による実験データも融合活用しながら、化学反応に伴うタン ...
研究領域	高速分子動画法によるタンパク質非平衡状態構造解析と分子制御への応用

この課題の研究成果物	国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (32件うち国際共著 15件、査読あり 32件、オープンアクセス 18件) 学会発表 (67件うち国際学会 23件、招待講演 30件) 図書 (2件) 備考 (3件)

6. 自然・半導体・分子触媒で利用可能な多様な水分解反応機構の解明

公募研究

研究種目	新学術領域研究(研究領域提案型)
審査区分	複合領域
研究機関	筑波大学
研究代表者	庄司光男筑波大学, 計算科学研究センター, 助教
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2022-03-31完了
キーワード	量子古典混合計算(QM/MM) / 量子化学計算(QM) / 酸素発生中心(OEC) / マンガン(Mn) / 鉄(Fe) / コバルト(Co) / ルテニウム(Ru) / 光合成 / 水分解反応 / 人工光合成 / 反応機構 / 酸素発生中心 / 光化学系II / ラジカル / プロトン移動 / コンフォメーション / 一電子移動 / Ru錯体 / 水分解 / 酸素発生
研究開始時の研究の概要	本研究では2020年度に人工系（Ru触媒、半導体系(BiVO4, TiO2)）における水分解酸素発生機構を理論解析し、活性種の電子状態、構造を明確にする。自然系のPSIIとの違いを明確にすることで、改善点を明らかにする。2021年度には人工系(Ru錯体)を理論モデリングにより、より優れた（低過電圧、 ...
研究実績の概要	新学術領域内で連携研究を実施し、自然系の光合成水分解酸素発生の仕組みを解明し、その知見を人工光合成の発展に役立てる研究を実施した。具体的には(1)杉浦美羽先生との連携による、光化学系II変異体での酸素発生中心の構造と反応機構の変化についての理論解析、(2)和田亨先生との連携による、新規Ru錯体での酸 ...
研究領域	光合成分子機構の学理解明と時空間制御による革新的光ー物質変換系の創製

この課題の研究成果物	国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件うち国際共著 6件、査読あり 9件、オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件うち国際学会 1件、招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (2件)

7. 時分割実験のための多様な反応誘起システムの開発

計画研究

研究種目	新学術領域研究(研究領域提案型)
審査区分	複合領域
研究機関	東北大学 (2020-2023) 国立研究開発法人理化学研究所 (2019)
研究代表者	南後恵理子東北大学, 多元物質科学研究所, 教授
研究期間 (年度)	2019-06-28 – 2024-03-31完了
キーワード	X線自由電子レーザー / 時分割実験 / 溶液散乱 / 温度ジャンプ / 結晶構造解析 / 動的構造 / X線結晶構造解析 / X線溶液散乱 / 蛋白質結晶構造解析 / 動的構造解析 / シリアルフェムト秒結晶構造解析 / タンパク質ダイナミクス / 構造モデリング
研究開始時の研究の概要	X 線自由電子レーザー（XFEL）を用いたタンパク質構造解析法は、タンパク質が起こす素早い反応・構造変化を原子レベルまで捉えられる新たな手法として、国内外で非常に期待されている。本研究計画では、XFELによって多種多様なタンパク質の構造変化や反応過程を捉えるための技術開発を行う。本技術により、生体分 ...
研究成果の概要	X線自由電子レーザーを用いた時分割シリアルフェムト秒結晶構造解析は、高い時間・空間分解能でタンパク質動的構造を得ることができる現在唯一の方法である。特に光励起による時分割実験では多くの成功を収めている。しかし、多くのタンパク質は光非励起性であり、汎用的な反応開始方法の技術開発が必要である。本課題では ...
研究領域	高速分子動画法によるタンパク質非平衡状態構造解析と分子制御への応用

この課題の研究成果物	国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (38件うち国際共著 17件、査読あり 37件、オープンアクセス 33件) 学会発表 (70件うち国際学会 23件、招待講演 44件) 図書 (1件) 備考 (1件)

8. 光化学系II酸素発生中心における再活性化機構についての理論的解明

公募研究

研究種目	新学術領域研究(研究領域提案型)
研究機関	筑波大学
研究代表者	庄司光男筑波大学, 計算科学研究センター, 助教
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2020-03-31完了
キーワード	光化学系II / 人工光合成 / 反応機構 / 反応経路 / O-O結合形成 / 水分解反応 / QM/MM / 非ラジカル機構 / 光合成 / QMMM / 活性化 / 再活性化 / クラスター再構築 / 構造変化 / 反応機構解明 / 再構築 / プロトン化
研究実績の概要	光合成は太陽光エネルギーを使って化学エネルギーを作り出している。光合成の最初の化学反応は、光化学系II(PSII)で起こる水分解反応である。本反応は自然界のエネルギー源として重要な仕組みであるのみならず、人工光合成系を創生していくためにも極めて重要である。
研究領域	光合成分子機構の学理解明と時空間制御による革新的光ー物質変換系の創製

この課題の研究成果物	国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (11件うち国際共著 1件、査読あり 11件) 学会発表 (13件うち国際学会 8件、招待講演 7件) 図書 (2件) 備考 (2件)

9. 光化学系II酸素発生中心における水分解反応の全反応経路解明

研究課題

研究種目	若手研究(A)
研究分野	物理化学
研究機関	筑波大学
研究代表者	庄司光男筑波大学, 計算科学研究センター, 助教
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31完了
キーワード	QM/MM / 反応機構 / 光化学系II / 水分解 / 酸素発生 / Mnクラスター / 反応経路探索 / 自由エネルギー / 反応経路 / コンフォメーション / O-O結合形成 / 水分解反応 / 光合成 / 酸素分子放出 / 水分子挿入 / 協奏反応機構 / 量子化学 / 酸素発生機構 / 酸素酸素結合 / 協奏機構
研究成果の概要	自然界において光合成明反応の水分解反応は光化学系II酸素発生中心において触媒されている。本反応はクリーンなエネルギー源として極めて重要であるが、その詳細の反応機構については未だ解明がなされていない。特にS３->S4->S0過程では基質水分子の挿入、O―O結合形成、酸素放出過程が含まれるが、その反応経 ...

この課題の研究成果物	国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件うち国際共著 1件、査読あり 6件、オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件うち国際学会 12件、招待講演 8件) 図書 (2件) 備考 (3件)

10. 酵素活性中心の構造変化とゆらぎにリンクする触媒反応遷移状態の制御機構

研究課題

研究種目	基盤研究(B)
研究分野	遷移状態制御
研究機関	大阪大学
研究代表者	岡島俊英大阪大学, 産業科学研究所, 准教授
研究期間 (年度)	2016-07-19 – 2020-03-31完了
キーワード	ゆらぎ / 酵素 / 反応機構 / 遷移状態 / 中性子構造解析 / 銅アミン酸化酵素 / 補酵素 / 中性子結晶構造 / 銅 / 反応中間体
研究成果の概要	銅アミン酸化酵素の中性子構造解析の結果、トパキノン（TPQ）補酵素のプロトン化状態から、通常のエノール型に加え、ケト型TPQが含まれていることがわかった。いずれもが平面性を失った歪んだ構造を取っていることも明らかとなった。また、反応中間体の構造変化に関して詳細なデータが得られた。本酵素の触媒反応過程 ...

この課題の研究成果物	雑誌論文 (4件うち査読あり 4件) 学会発表 (19件うち国際学会 3件、招待講演 7件) 備考 (10件)

11. 計算科学によるアストロバイオロジーへの理論的挑戦

研究課題

研究種目	挑戦的萌芽研究
研究分野	天文学
研究機関	東京大学 (2017-2018) 筑波大学 (2016)
研究代表者	相川祐理東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31完了
キーワード	量子化学計算 / アストロケミストリー / 惑星系形成 / 星間化学 / アストロバイオロジー / 第一原理計算 / 理論天文学 / 惑星起源・進化 / 計算物理 / 化学物理
研究成果の概要	生命の材料物質となる有機分子の生成については、分子雲から原始地球までさまざまな環境での反応過程が提案されている。どのような環境、過程が最も効くのか定量的な評価には、各反応過程でおこる素反応の反応経路や反応速度の解明が不可欠である。本研究ではパイロットスタディとして、星・惑星系形成領域におけるグリシン ...

この課題の研究成果物	国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件うち国際共著 2件、査読あり 6件) 学会発表 (27件うち国際学会 17件、招待講演 8件) 備考 (1件)

12. トレオニン合成酵素の全反応機構の理論的解明

研究課題

研究種目	基盤研究(C)
研究分野	物理化学
研究機関	筑波大学
研究代表者	庄司光男筑波大学, 計算科学研究センター, 助教
研究期間 (年度)	2014-04-01 – 2017-03-31完了
キーワード	トレオニン合成酵素 / 反応機構 / 生成物支援機構 / QM/MM / molecular dynamics / 自由エネルギー / スパコン / 反応制御 / 反応制御機構 / 副反応経路 / molecular dynamics (MD) / スーパーコンピュータ / 量子古典混合計算 / 酵素反応
研究成果の概要	量子古典混合計算法と古典分子動力学法(CMD)を用いて、トレオニン合成酵素(ThrS)の化学反応について理論解明した。スパコンを利用することで、長時間(3 micro sec)CMDを実行し、反応選択性に重要な蛋白質・基質相互作用と自由エネルギー変化を十分な精度で求めた。特に、反応中間体ごとに活性中 ...

この課題の研究成果物	雑誌論文 (16件うち査読あり 16件、謝辞記載あり 6件) 学会発表 (30件うち国際学会 13件、招待講演 11件) 図書 (2件) 備考 (6件)

13. 生体酵素における反応機構と反応制御機構解明のための理論的研究

研究課題

研究種目	若手研究(B)
研究分野	物理化学
研究機関	筑波大学
研究代表者	庄司光男筑波大学, 数理物質系, 助教
研究期間 (年度)	2012-04-01 – 2014-03-31完了
キーワード	QM/MM / 酵素 / 反応機構 / トレオニン合成酵素 / 亜硝酸還元酵素 / 反応制御 / スーパーコンピュータ / MD / UV / 自由エネルギー
研究概要	酵素は生命現象に不可欠な化学反応を担っており、効率的に物質変換やエネルギー変換を行っている。単純な酵素反応は理論解析が進んでいるが、複雑な反応過程を持つ酵素反応機構は未だ解明がなされていない。非常に興味深い化学反応を触媒するトレオニン合成酵素(ThrS)、亜硝酸還元酵素(NiR)、一酸化窒素還元酵素 ...

この課題の研究成果物	雑誌論文 (9件うち査読あり 5件) 学会発表 (95件うち招待講演 14件) 備考 (6件)

14. ピリドキサール酵素の反応特異性制御機構の解明

研究課題

研究種目	基盤研究(C)
研究分野	構造生物化学
研究機関	大阪医科大学
研究代表者	林秀行大阪医科大学, 医学部, 教授
研究期間 (年度)	2012-04-01 – 2016-03-31完了
キーワード	酵素反応機構 / ピリドキサールリン酸 / 反応速度論 / 遷移相速度論 / 反応中間体 / 反応特異性 / 基質支援触媒 / 生成物支援触媒 / ピリドキサール5'-リン酸 / プロトン化状態 / 副反応 / 補酵素 / 量子化学計算 / Ｘ線結晶解析
研究成果の概要	トレオニン合成酵素 (TS) の反応機構を詳細に解析した． TSと基質O-ホスホホモセリン (OPHS) との反応で生成するリン酸イオンが活性部位に留まり，反応中間体のヒドロキシ基と水素結合を行うことで，副反応であるα-アミノクロトン酸の遊離よりも主反応のL-トレオニン生成を特異的に促進するという， ...

この課題の研究成果物	雑誌論文 (1件うち査読あり 1件) 学会発表 (11件うち国際学会 2件) 備考 (1件)

15. 光合成系Ⅱにおける水分解反応の学理解明

研究課題

研究種目	特別推進研究
審査区分	生物系
研究機関	岡山大学
研究代表者	沈建仁岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授
研究期間 (年度)	2012 – 2017完了
キーワード	光合成 / 水分解 / 膜タンパク質 / X線自由電子レーザー / 反応機構 / 結晶構造解析 / 理論計算 / 赤外分光法 / 酸素発生 / QM/MM / プロトン共役電子移動 / 量子力学計算 / フーリエ変換赤外分光法 / プロトン移動 / 水素結合ネットワーク / 光化学系II / フーリエ変換赤外分析法 / 量子計算 / 密度汎関数法 / 電子スピン共鳴 / 蛋白質 / 植物 / 生物物理
研究成果の概要	光合成光化学系II(PSII)による水分解反応の機構を解明するため、フェムト秒X 線自由電子レーザー(XEFL)を用いてPSIIのX 線無損傷構造を高分解能で解析し、天然状態のMn_4CaO_5クラスターの構造を解明した。さらにXFEL を利用して反応中間体のひとつS_3状態の構造を解明し、反応機構 ...
検証結果 (区分)	A+
評価結果 (区分)	A+: 当初目標を超える研究の進捗があり、期待以上の成果が見込まれる

この課題の研究成果物	国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (146件うち国際共著 22件、査読あり 142件、オープンアクセス 5件) 学会発表 (343件うち国際学会 47件、招待講演 83件) 図書 (15件) 備考 (5件)