2011 Fiscal Year Annual Research Report
タンパク質内電子伝達とプロトンポンプ機構解明のための超高精度電子状態動力学法
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21655007
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
青木 百合子 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (10211690)
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| Keywords | タンパク質 / 大規模生体高分子 / 電子状態動力学法 / 局所構造最適化 / 局所電子相関効果 / 局所振動解析 |
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| Research Abstract |
生体内プロトン輸送問題も取り扱える手法の開発を行い、酵素等タンパク質中プロトン移動機構を明らかにする信頼性の極めて高い高精度な方法を完成させて、実際に起こっている生体内現象光合成におけるエネルギー変換メカニズムを解明に役立つツールを構築することが目的である。そのために、超高精度かつ超効率的Elongation法に動力学的手法を組み込み、ポリグリシンなどで動作確認を行なっている。得られた静電ポテンシャルを分子動力学法(MD)プログラムに受け渡し、さらに電子状態計算に戻って構造最適化を行なう手法を開発し、効率的に安定構造のグローバルミニマムを検索するルーチンを構築した、QM部分について、我々が開発してきたLMP2-Elongation法に置きi換えることも可能どなり、励起状態を取り込むための局所的配置間相互作用法の計算も可能となっている。また、溶媒効果の評価のためのPCM法も合わせて稼働できることを確認し、現段階で巨大な生体高分子でも、Acitiveな反応領域に特異的に溶媒効果を導入することは可能となっている。一方、反応を取り扱うための遷移状態計算法も、Activeサイトのみに局在化した軌道を用いて稼働することを確認している。そこでは、全系の振動解析を避けるために、反応サイトだけの振動解析が可能となることが肝心である。そこで、局在化軌道を基底とした局所密度行列をエネルギーの二次微分であるHessian行列に用いることにより、水クラスター程度の簡単なモデル系に対して、局所的な振動モードが全系のもあと良好に一致する結果は得られている。こしかし、これらの様々な手法を統合することについては現在も進行中である。
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