2017 Fiscal Year Research-status Report
高精度電子カップリング計算による生体励起エネルギー移動の解明
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16K05670
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| Research Institution | Hokuriku University |
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Principal Investigator |
藤本 和宏 北陸大学, 薬学部, 講師 (00511255)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子化学 / 生物物理 / 励起状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
励起状態にある分子から近傍に存在する別の分子へ励起エネルギーが移動する現象は励起エネルギー移動（EET）と呼ばれており、植物の光合成に代表されるように生体内反応において広く用いられている。EETを研究する際に重要となるのが電子カップリングと呼ばれる「光励起・脱励起に関わる電子の相互作用」である。しかしながら、従来法（双極子・双極子近似）の使用では電子カップリングを計算できない場合が多く存在し、EETの研究対象は電子カップリングの計算可能な系に限定されているのが現状である。これに対し、私は電子遷移密度を用いたTDFI法や遷移多極子を用いたTrESP-CDQ法を考案し、双極子・双極子近似では計算できなかった系への適用を可能にした。
予定していたプログラム開発は昨年度までにほぼ終えたため、今年度は光合成アンテナタンパク質の構造に対するリファイメント作業を重点的に行った。第一ステップとして分子動力学計算を用いた構造のリファイメントを行ってきたが、この作業に関しては無事に完了した。現在は次のステップであるQM（量子力学）/MM（分子力学）構造最適化に取り組んでいる。光合成アンテナは分子サイズが非常に大きいため、通常の QM/MM 法では計算が行いづらい。そこで、以前に私が開発した多層QM/MM法を用いることで計算コストを軽減させている。多層QM/MM法を用いた構造最適化に関しては現在も進行中である。
光合成タンパク質の構造リファイメント作業と並行してタンパク質―リガンド結合の予測法であるドッキングシミュレーション法の改良を行った。また作成したプログラムを使用して抗サイトメガロウイルス薬をデザインすることに成功した。ここで作成したプログラムは光合成アンテナタンパク質に対するリガンドの結合予測に利用する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1、光合成アンテナタンパク質に対する構造のリファイメントを行っているが、第一ステップとなる分子動力学計算の作業を終えたため。
2、多層QM／MM法を用いた構造最適化計算を光合成アンテナタンパク質に適用し、現在計算中であるため。
3、ドッキングシミュレーション法の改良が終わり、光合成アンテナタンパク質に対するリガンドの結合予測を行える段階に入ったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
交付申請書に記入した内容に従って今後も研究を行う予定である。予定していたプログラムの作成は現在までにほぼ終えている。現在、光合成アンテナタンパク質の構造最適化を行っているが、分子サイズが大きいために計算完了までにもうしばらく時間を要すると考えられる。できるだけ早く構造最適化の作業を終え、効率よく研究を遂行したいと考えている。
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| Causes of Carryover |
予定していたよりも安くワークステーションを購入できたため、次年度使用額が生じた。論文の別刷代に使用したいと思う。
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[Journal Article] An in silico-designed flavone derivative, 6-fluoro-4′-hydroxy-3′,5′-dimethoxyflavone, has a greater anti-human cytomegalovirus effect than ganciclovir in infected cells2018
Author(s)
Kazuhiro J. Fujimoto, Daiki Nema, Masayuki Ninomiya, Mamoru Koketsu, Hidetaka Sadanari, Masaya Takemoto, Tohru Daikoku, Tsugiya Murayama
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Journal Title
Antivir. Res.
Volume: 154
Pages: 10-16
DOI
Peer Reviewed
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