Thermodynamic analysis of bimolecular assembly driven by solvent water

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15K05254
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Biological physics/Chemical physics/Soft matter physics
• Research Institution: Himeji Dokkyo University
• Principal Investigator: Harano Yuichi 姫路獨協大学, 薬学部, 准教授 (60456259)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 生体分子 / 熱力学 / 溶液化学

Outline of Final Research Achievements

Because the processes of biomolecular autonomy happen in a liquid phase, existence of "the water" greatly participates. In addition, the important biomolecular behavior observed as an experiment is a time scale of more than sec (depending on a system day - month). It is necessary for us to understand that integrated the molecular aspects and thermodynamics for all systems, containing the water with a biological molecule.　In this study, we clarify how a thermodynamic property of the water participates by describing the free energy landscape for the structural change of the huge biological molecule using a high speed numeration of the hydration free energy that the study group of us developed based on theoretical chemistry.

Free Research Field

生物物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は生体分子の自律化メカニズムを、生体分子そのものに求めるのではなく、水溶媒環境を含めた全系として捉える点に特色があるため、液体理論のバイオ研究への応用という点での特色があるとともに「分子の集合・離散」という点では「タンパク質-リガンド結合」のエネルギー論として創薬の基礎を築くものである。
また、本研究で用いる理論的手法は、全原子モデルで記述されているので、一般的な理論化学的手法である分子シミュレーション技術や量子化学的手法と融合させることにより、より広範囲なエネルギー論が可能になる。本研究は理論研究にとどまらず、実験とのダイレクトな共同研究が可能になった。