2016 Fiscal Year Research-status Report
大規模電子状態計算を基軸とした遷移状態アナログ分子設計法の技術構築
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16KT0168
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
大塚 教雄 国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 研究員 (30465968)
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| Project Period (FY) |
2016-07-19 – 2019-03-31
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| Keywords | 遷移状態探索 / 大規模電子状態計算 / インシリコ創薬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、大規模電子状態計算を用いて、創薬分野の実験技法である「遷移状態アナログ」分子による化学反応制御法に対して、理論計算による設計指針の提案とその技術化（インシリコ創薬技術化）する事を目的としている。本研究課題を通して、創薬分野の実験技法である「遷移状態アナログ」分子の設計思想を、大規模電子状態計算と遷移状態探索法を組み合わせることで、インシリコ創薬技術の開拓に向けて取り組むという実験と理論の両思想を相補的に活用し問題解決を目指すものである。本研究の生体分子－反応制御分子系として、ヒストン－ヒストン修飾制御分子系に適用する。具体的な手順として以下を実行する：①ヒストン修飾反応前後の構造を決定する。②その初期構造を用いて、遷移状態探索法を用いた電子状態計算から遷移状態（近傍）と反応経路を求める。③遷移状態（近傍）の構造の電子状態解析を行い、有意なデータより理論の構築や分子設計指針を検討する。④手順③の情報から有意データから分子設計指針を検討する。
平成28年度では、ヒストン-ヒストン修飾制御分子系として、実験、QM/MM計算、QM/MM-MD計算から反応機構や活性化エネルギーが算出されているHKMT（Histone Lysine Methyltransferase）系のメチル化置換反応を例にとり、大規模電子状態計算と遷移状態探索法の結合手法の有用性の確認を行った。また、将来的な展開として、大規模電子状態計算に基づいた分子動力学計算の実行のために、温度制御法の実装とテスト計算を行った。
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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
大規模電子状態計算と遷移状態探索法の必要となるデータの蓄積を行いつつ、将来的な大規模電子状態計算に基づいた分子動力学計算に必要な温度制御法の実装が行えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
更に必要なデータ蓄積と共に、実験成功例の1つであるHDAC(Histone Deacethylase)系への適用と解析に移行していく。また将来的な大規模電子状態計算に基づいた分子動力学計算のためのテスト計算も行う。
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| Causes of Carryover |
適切に使用したが差額が生じたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
データをまとめ適切な研究会や会議等に発表参加する予定である。
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