2019 Fiscal Year Annual Research Report
Orbital interaction based binding energy analysis for designing molecular targeted drugs
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16K08321
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
折本 裕一 九州大学, 総合理工学研究院, 学術研究員 (00398108)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 分子標的薬 / 結合エネルギー / 分子認識 / タンパク質 / 電子状態 / 構造最適化（エネルギー勾配法） / スルースペース／ボンド軌道相互作用 / オーダーN Elongation法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体内の分子認識反応は、ホスト―ゲスト間の相互作用をきっかけに協奏的な構造変化を伴って互いを認識する複雑現象である。抗ガン治療に使われる分子標的薬をはじめ、医薬・生命科学の重要テーマであり、その解明が急務である。本研究では、分子認識時の構造変化と結合エネルギーの関係を軌道相互作用ごとに量子化学レベルで定量評価し、分子標的薬の高精度化に資する新規結合エネルギー評価法の構築を目指している。
初年度(H28年度)は、本課題の基盤技術であるThrough-Space/Bond (TS/TB)相互作用解析法を構造最適化手法と結合させ、特定の軌道相互作用をカットした状態での最適化構造が得られるよう開発することで（TS/TB-OPT法）、構造変化や結合エネルギーへの各相互作用の寄与を定量評価可能とした。H29年度は巨大系に向けてElongation（ELG）法で得た領域局在化分子軌道（RLMO）をベースとしたTS/TB解析法を開発し（RLMO-based TS/TB法）、領域単位での相互作用解析（例えばアミノ酸単位）を可能とした。
前年度の開発手法を基に、H30～R1年度にわたってTS/TB-OPT法とELG法の結合作業を進めてきたが、手法間の基本骨格の違いから予想以上に時間がかかり、研究期間中の完成が間に合わなかった。並行してH30年度には溶媒効果導入のための連続誘電体モデルと結合させたTS/TB-PCM法を改良し、またTS/TB-OPT法の検証としてエチレンやベンゼン分子上のπ共役カットによる構造への影響を調べた。R1年度には、DNA－分子間相互作用の研究を進め、さらに多量の相互作用データから特徴抽出するための機械学習の導入も進めている。
研究期間中に間に合わなかったELG法との結合、タンパク質－分子標的薬系を用いた応用検証等を引き続き進め、実用的創薬ツールを目指して研究を続けていく。
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