2015 Fiscal Year Annual Research Report
高精度O(N)計算法による人工核酸の超効率的機能設計
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25810103
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
折本 裕一 九州大学, グリーンアジア国際リーダー教育センター, 助教 (00398108)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 機能性人工核酸 / DNA / 電子状態計算 / O(N) Elongation法 / スルースペース/ボンド相互作用解析法 / 導電性・半導体性 / 強磁性 / 非線形光学(NLO)特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、天然核酸に対して化学修飾や金属錯体を導入した人工核酸が次世代材料・薬剤としての応用が期待されている。本研究では、当グループで開発してきた高分子の重合反応を計算機上で模倣し、反応末端のみ解くことで超高速・超高精度な電子状態計算を可能としたElongation（ELG）法を基盤技術として、従来法で扱えないサイズの人工核酸の分子構造と物性の関係を定量的に把握することで電子論的立場から人工核酸の理論的機能設計を行うための手法構築を目的とする。
初年度（H25年度）は、様々な人工核酸モデルに対するELG法の応用検証を中心に進めた。H26年度は、ELG法の各伸長ステップで最適な付加ユニットを自動選択する特性最適化ELG法、および機能発現機構解明のために巨大系中の特定の軌道相互作用を定量解析するELG-Through Space/Bond(TS/TB)解析法の手法設計と開発を進めた。さらに人工核酸への機能付加の知見獲得のため、修飾型人工核酸の置換基の種類・配置による局所状態密度の変化、金属錯体型人工核酸の強磁性のピッチ角依存性などを調べた。
最終年度となるH27年度は、エンジン部としてのELG法を外部プログラムで制御することで特性最適化ELG法を完成させ、天然核酸の非線形光学特性を最適化の対象として実証計算を行った。「超分極率βの最大値を選択」など、指定した条件下で最適な塩基対ユニットを自動選択しつつ系が伸長されることが確かめられ、本手法の有効性を示すことができた。注目している特性を高効率に最適化できる本手法は材料設計の新たなアプローチとして期待できる。他方のELG-TS/TB解析法については、結合作業において未解決の部分が残っており、現在開発中である。
研究期間中に間に合わなかったELG-TS/TB解析法の開発や、特性最適化ELG法の人工核酸への応用について、引き続き方法論の完成を目指して研究を進めていく。
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Research Products
(4 results)
