2016 Fiscal Year Annual Research Report
分子シミュレーションによる生体分子系における励起エネルギー移動の理論的解明
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26810008
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
東 雅大 琉球大学, 理学部, 助教 (20611479)
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2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 理論化学 / 光捕集アンテナ / 励起エネルギー移動 / 分子動力学シミュレーション / FMOタンパク / EETダイナミクス / 励起子相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、量子化学計算と分子動力学シミュレーションを効率良く結びつける独自の手法を開発し、光捕集アンテナと呼ばれる生体分子の構造や揺らぎが励起エネルギー移動(EET)ダイナミクスにどのような影響を及ぼしているのかを解析し、高速・高効率なEETの分子論的機構を明らかにすることである。
光合成細菌や緑色植物では、光捕集アンテナと呼ばれる生体分子で太陽から吸収した光エネルギーをEETにより高速・高効率に活性中心に伝達することが知られている。しかし、生体分子の微細な構造や揺らぎがどのように高速・高効率なEETを制御しているか全く明らかになっていない。
そこで本年度は、EETダイナミクスの計算に必要な色素の励起状態間のカップリングの大きさと揺らぎを解析可能な手法を改良した。昨年度は、遷移密度間の相互作用を原子上に局在化した遷移電荷の相互作用として記述するTrESP法と外場や構造変化に対する1次の応答で電荷の揺らぎを記述するCRK法を組み合わせたTrCRK法を開発した。しかし、本年度の解析の結果、共役系において、構造に対する1次の応答では、遷移双極子モーメントの揺らぎを過小評価することが明らかになった。これは1次の応答では、2つの二重結合が同時に伸縮する際などの影響を取り込めないからである。そこで、構造に対して2次の応答の効果まで取り込むTrCRK2法を開発した。この手法をテスト計算として共役系のペンタ-2,4-ジエンイミニウム(PSB3)カチオンに適用したところ、MDシミュレーション中の各構造における遷移双極子モーメントを非常に高精度に遷移双極子の揺らぎを再現した。現在、この手法を光捕集アンテナFMOタンパクに適用し、色素の励起状態間のカップリングの大きさと揺らぎの解析を進めているところである。
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[Journal Article] Four Aromatic Sulfates with an Inhibitory Effect against HCV NS3 Helicase from the Crinoid Alloeocomatella polycladia2017
Author(s)
Idam Hermawan, Atsushi Furuta, Masahiro Higashi, Yoshihisa Fujita, Nobuyoshi Akimitsu, Atsuya Yamashita, Kohji Moriishi, Satoshi Tsuneda, Hidenori Tani, Masamichi Nakakoshi, Masayoshi Tsubuki, Yuji Sekiguchi, Naohiro Noda, Junichi Tanaka
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Journal Title
Marine Drugs
Volume: 15
Pages: 117
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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