2017 Fiscal Year Research-status Report
反応経路の決定を軸とした生体内プロトン移動反応における量子効果の探求
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15K17815
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
水上 渉 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (10732969)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ガウス過程 / ポテンシャル面 / 量子ダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、プロトンの持つ高い量子性を活用するために glutamate mutase や aromatic amine dehydrogenase といった酵素がどのような構造と揺らぎを用いているのかを明らかにすることを目的とし、そのために必要な核の量子効果を定量的に記述できる理論と定量的なポテンシャル曲面の２つの開発を進めている。 我々がこれまでに開発してきた手法は少数分子系に対して極めて高精度なポテンシャル面を構築することが可能であるが、それには十分なデータ点が必要となる。一般にデータ点の生成コストと必要な点数は系が大きくなりつれ増大してく。 そのため酵素のような複雑な分子系に対してはより少ないデータ点数で定量的なポテンシャルを作れる方法が望まれる。 そこで平成２９年度は第一原理計算からポテンシャル面を構築する方法として、新しくガウス過程を用いた方法を開発・実装した。 流体力学などにおける Indirect Gradient Enhanced Kriging （IGEK） に相当する方法であり、１次のテイラー展開を用いて微分情報を含むことでより少ないデータ点数でより誤差の少ないポテンシャル面を構築することが可能である。 IGEK は直接的に微分情報を組み込む Direct Gradient Enhanced Kriging よりも、データ構造が単純でありより疎な表現となっている。 この手法によってポテンシャル面の高精度化がより簡便におこなえるようになった。 開発した手法は（古典的な）反応経路探索へ応用し、その効率化を確認している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ポテンシャル面作成に必要なデータ点の用意と、プログラムの量子モンテカルロ部分の整備に当初予定より時間がかかったことが遅れの主な原因である。
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| Strategy for Future Research Activity |
予定通り開発した手法の酵素系への応用をすすめる。ターゲットとしている酵素の活性中心は元素種が少ない。そこでゼロ次もしくは補正ポテンシャルとしてベーラー・パリネロ型の関数を使うことで開発効率を上げることも考えている。
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| Causes of Carryover |
研究計画の進捗状況が当初予定より遅れており、１年間の期間延長を申請することとなったため。また、九州大学の計算機センターの入れ替えに伴い大型計算機へ使う予算が余ったことも理由である。
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Research Products
(3 results)
