Theory and simulation of biological energy transfer and conversion processes involving π-electron systems

2010 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project Area: Emergence of highly elaborated pai-space and its function
• Project/Area Number: 20108017
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: ANDO Koji Kyoto University, 大学院・理学研究科, 准教授 (90281641)
• Project Period (FY): 2008 – 2012
• Keywords: 電子移動 / プロトンポンプ / エネルギー変換 / 生体分子

Research Abstract

生体分子中においてπ電子系が主要な寄与を示す量子移動諸過程の微視的機構を探るための基礎理論と分子シミュレーション手法を開発・応用し、これらが協同的に機能することで実現される生体エネルギー変換の動作原理を分子レベルで解明することを目的とする。具体的には、電子移動、酸素還元、プロトンポンプが協働する膜タンパクであるチトクロム酸化酵素の機能解明を大課題に設定し、そこへ至る小課題として、(1)銅イオン酸化還元中心の電子状態とダイナミクス、(2)プロトンポンプの経路探索と量子波束シミュレーション、などに関する基盤的研究を推進する。

Research Products

• [Journal Article] Hydration Structure in Dilute Hydrofluoric Acid (2011)
  • Author(s): T.Joutsuka, K.Ando
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry A Vol.115 Pages: 671-677
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamics of Proton Transfer and Vibrational Relaxation in Dilute Hydrofluoric Acid (2011)
  • Author(s): T.Joutsuka, K.Ando
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry A Vol.115 Pages: 678-684
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pathway analysis of super-exchange electronic couplings in electron transfer reactions using a multi-configuration self-consistent field method (2011)
  • Author(s): H.Nishioka, K.Ando
  • Journal Title: Physical Chemistry Chemical Physics Vol.13 Pages: 7043-7059
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The axial methionine ligand may control the redox reorganizations in the active site of blue copper proteins (2010)
  • Author(s): K.Ando
  • Journal Title: Journal of Chemical Physics Vol.133 Pages: 175101-1-175101-9
  • Peer Reviewed
• [Presentation] プロトン移動性分子結晶5-ブロモ-9-ヒドロキシフェナレノンの誘電物性に関する理論的研究 (2011)
  • Author(s): 大滝大樹、安藤耕司
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 2011-03-28
• [Presentation] 球状ガウス波束を用いた水の準量子的MDシミュレーション:水素結合の組み換えに伴う核の量子揺らぎのメカニズム (2011)
  • Author(s): 小野純一、安藤耕司
  • Organizer: スーパーコンピュータワークショップ2011
  • Place of Presentation: 自然科学研究機構岡崎コンファレンスセンター
  • Year and Date: 2011-01-24
• [Presentation] プロトン移動性分子結晶5-ブロモ-9-ヒドロキシフェナレノンの誘電物性に関する理論的研究 (2010)
  • Author(s): 大滝大樹、安藤耕司
  • Organizer: 第8回 京都大学福井謙一記念研究センターシンポジウム
  • Place of Presentation: 京都大学福井謙一記念研究センター
  • Year and Date: 2010-12-03
• [Presentation] Semiquantum molecular dynamics simulation of liquid water (2010)
  • Author(s): 金賢得、安藤耕司
  • Organizer: 第24回分子シミュレーション討論会
  • Place of Presentation: 福井県県民ホール
  • Year and Date: 2010-11-24
• [Presentation] 水の水素結合ダイナミクスにおける核の量子効果の理論的解析 (2010)
  • Author(s): 小野純一、金賢得、安藤耕司
  • Organizer: 第33回溶液化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2010-11-17
• [Presentation] Pathway Analysis of Electron Tunneling through Protein Media Using Divide-and-Conquer Electronic Structure Calculation (2010)
  • Author(s): 西岡宏任、安藤耕司
  • Organizer: 日本生物物理学会 第48回年会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2010-09-20
• [Presentation] 水溶液中の振動緩和とプロトン移動 (2010)
  • Author(s): 城塚達也、安藤耕司
  • Organizer: 第4回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2010-09-17
• [Presentation] 準量子的分子動力学法による水の水素結合ダイナミクスの理論的解析 (2010)
  • Author(s): 小野純一、金賢得、安藤耕司
  • Organizer: 第4回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2010-09-17
• [Presentation] 分割統治(DC)電子状態計算を用いた蛋白質中電子移動反応のトンネル経路解析 (2010)
  • Author(s): 西岡宏任、安藤耕司
  • Organizer: 第4回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] Quantum effects on hydrogen-bond network dynamics in water (2010)
  • Author(s): 安藤耕司
  • Organizer: 第26回化学反応討論会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2010-06-02
• [Presentation] 多配置SCF法を用いた電子移動反応のトンネル経路解析 (2010)
  • Author(s): 西岡宏任、安藤耕司
  • Organizer: 第13回理論化学討論会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2010-05-25
• [Presentation] 希釈フッ化水素酸中の振動緩和とプロトン移動 (2010)
  • Author(s): 城塚達也、安藤耕司
  • Organizer: 第13回理論化学討論会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2010-05-23