計算化学による生体分子素子の電子過程の研究

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63300014
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 柏木 浩 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助教授 (10000853)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 垣谷 俊昭 名古屋大学, 理学部, 助教授 (90027350) ; 旗野 昌弘 東北大学, 非水溶液化学研究所, 教授 (50006293) ; 今村 詮 広島大学, 理学部, 教授 (70076991) ; 西村 吉助 大阪市立大学, 理学部, 教授 (20046949) ; 大野 公男 北海道大学, 理学部, 教授 (40000731)
• Keywords: 生体分子素子 / SCF計算 / クロロフィル / フラビン / フラッシュ分光 / 共鳴ラマン分光 / 分子力場計算 / 分子動力学計算

Research Abstract

生体分子素子に関する5つのサブグループの研究実績は次の通り。
1)SCF計算のプログラムAMOS、多配置SCF計算のプログラムJASONなど大型プログラムも完成の域に達した。高酸化状態鉄ポルフィリンの電子状態が明らかになった他、初めて非経験的CI計算によりポルフィリンの吸収スペクトルが高精度で解析された。クロロフィルモノマの非経験的計算、ダイマの半経験的計算が行われ、ぞれぞれの電子構造が明らかになった。
2)フラビン分子の各サイトへの水分子の水素結合による反応性の変化フラビン酵素のフラッシュ分光による反応過程の研究が進展した。遷移金属錯体についても共鳴ラマン分光法により、反応制御のメカニズムの解析が行われた。
3)生体高分子の波動関数を求める方法として、ユニフォーム局在軌道を用いる方法、および集団相関構造の共鳴により記述する新しい多体理論が提出された。また生体膜を2次元の分子凝集体とみなして統計的ふるまいのシミュレーションを行って、膜の動的挙動を説明した。
4)蛋白質のグローバルな内部状態と運動を理解するために、静電場と誘電効果を数値的にシミュレートする方法、および二面体角を変数とした分子力場計算のブログラムを開発した。また、光合成系に含まれるチトクロムC_2のX線構造解析を行い、チトクロムP-450のアミノ酸残基の役割を分光学的手法と触媒活性の測定などにより明らかにした。
5)モンテカルロシミュレーションにより、溶媒中の色素間の電子移動速度を支配する要因を解明した。また、水の分子動力学計算により、集団運動の時間的・空間的スケールを決定し、水のゆらぎの原因を明らかにした。発癌の分子メカニズムを明らかにする第一歩として発癌物質の分子構造データベースの開発を行った。

Research Products

• [Publications] 柏木浩: J.Chem.Phys.88. 303-312 (1988)
• [Publications] 柏木浩: Chem.Phys.LEtt.145. 111-116 (1988)
• [Publications] 柏木浩: J.Comt.Chem.9. 627-635 (1988)
• [Publications] 大野公男: Coll.Czech.Chom.Comon.(1989)
• [Publications] 広田文彦: J.Mol.Struct.(1989)
• [Publications] 福留秀雄: Progress of Theoretical Physics. 79. 61-76 (1988)
• [Publications] K.Miyakawa.;Y.Kaizu.;H.Kobayashi.: J.Chem.Soc.,Faraday Trans.1.84. 1517-1529 (1988)
• [Publications] H.Matsuzawa.;Y.Ohashi.;Y.Kaizu.;H.Kobayashi.: Inorg.Chem.27. 2981-2985 (1988)
• [Publications] H.Kobayashi.;Y.Kaizu.;H.Kimura.;H.Matsuzawa.;H.Adachi.: Mol.Phys.64. 1009-1030 (1988)
• [Publications] M.Asano.;Y.Kaizu.;H.Kobayashi.: J.Chem.Phys.89. 6567-6576 (1988)
• [Publications] O.Ohno.;N.Ishikawa.;H.Matsuzawa.Y.Kaizu.;H.Kobayashi.: J.Phys.Chem. (1989)
• [Publications] 神沼二真: 第25回情報科学技術研究集会発表論文集. (1989)
• [Publications] T.Ogura.;T.Kitagawa.: Review of Scientific Instruments. 59. 1316-1320 (1988)
• [Publications] K.Kamogawa.;T.Funii.;T.Kitagawa.: Applied Spectroscopy. 42. 248-254 (1988)
• [Publications] A.L.Verma.;K.Kimura.;A.Nakamura.;T.Yagi.;H.Inokuchi.;T.Kitagawa.: Journal of American Chemical Society. 110. 6617-6623 (1988)
• [Publications] J.De Groot.;R.E.Hester.;S.Kaminaka.;T.Kitagawa.: Journal of P-ysical Chemistry. 92. 2044-2048 (1988)
• [Publications] T.Fujii.;K.Kamogawa.;T.Kitagawa.: Chemical Physics Letters. 148. 17-20 (1988)
• [Publications] N.Kitajima.;T.Koda.;S.Hashimoto.;T.Kitagawa.;Y.Morooka.: Journal of Chemical Society,Chemical Communications. 151-152 (1988)
• [Publications] Yuriko Aoki.;Akira Imamura.;Takae Sasaki.: Buii.Chem.Soc.Jpn. 61. 1063-1070 (1988)
• [Publications] Ko Saito.;Koso Makishita.;Terumitsu Kakumoto.;Takaharu Sasaki.;Akira Imamura.: J.Phys.Chem.92. 4371-4374 (1988)
• [Publications] Akira Imamura.;Seiji Tani.;Katsuya Kanda.: J.Theoret.Biol.135. 215-218 (1988)
• [Publications] Yuriko Aoki.;Akira Imamura.;Keiji Morokuma.: J.Chem.Phys.89. 1147-1152 (1988)
• [Publications] Hiroyuki Toh.;Akira Imamura.;Katsuya Kanda.: J.Theoret.Biol.136. 79-85 (1989)
• [Publications] 今村詮、谷誠治、勝博幸: 生物物理. 28. 260-264 (1988)
• [Publications] Y.Ogoma.;A.Nakamura.;T.Miwa.;T.Fujii.;Y.Kondo.;T.Shimizu.;M.Hatano.: Polymer Commun.28. 318-320 (1987)
• [Publications] H.Sotokawa.;A.Tajiri.N.Morita.;C.Kabuto.;M.Hatano.;T.Asao.: Tetrahedron Lett.28. 5873-5876 (1987)
• [Publications] A.Tajiri.;H.Sotokawa.;N.Morita.;C.Kabuto.;M.Hatano.;T.Asao.: Tetrahedron Lett.28. 6465-6468 (1987)
• [Publications] N.Morita.;T.Asao.;H.Sotokawa.;M.Hatano.;A.Tajiri.: J.Organomet.Chem.339. C1-C6 (1988)
• [Publications] H.Konami.;M.Hatano.: Chem.Lett.1988. 1359-1362 (1988)
• [Publications] A.J.Md.Sadeque.;T.Shimizu.;M.Hatano.: Inorg.Chim.Acts. 151. 49-54 (1988)
• [Publications] K.Fujio.;M.Hatano.: Inorg.Chim.Acta. 127. L21-L26 (1987)
• [Publications] J.Sohma.;M.Tabata.;F.Ebisawa.;M.Hatano.: Polymer Degradation and Stability. 17. 5-12 (1987)
• [Publications] T.Simizu.;M.Hatano.: Inorg.Chim.Acta. 152. 257-260 (1988)
• [Publications] T.Shimizu.K.Hirano.M.Takahashi.;M.Hatano.;Y.Fujii-Kuriyama.: Biochemstry. 27. 4138-4141 (1988)
• [Publications] Y.Ogoma.;T.Shimizu.;M.Hatano.;T.Fujii.A.Hachimori.;Y.Kondo.: Inorganic chem.27. 1853-1855 (1988)
• [Publications] Y.Ogoma.;H.Kobayashi.K.Bando.T.Fujii.;Y.Kondo.;A.Hachimori.K.Ohki.;M.Hatano.: Polymer Commun.29. 149-151 (1988)
• [Publications] T.Muraoka.;T.Nozawa.;M.Hatano.: Inorg.Chim.Acta. 154. 45-49 (1988)
• [Publications] T.Muraoka.;T.Nozawa.;M.Hatano.: Inorg.Chim.Acta. 154. 59-62 (1988)
• [Publications] A.J.Md.Sadeque.;T.Shimizu.;M.Hatano.: Inorg.Chim.Acta. 153. 161-164 (1988)
• [Publications] T.Shimizu.;A.J.Md.Sadeque.;M,Hatano.;Y.Fujii-Kuri-Yama.: Biochim. Biophys.Acta. (1989)
• [Publications] M.Ohta.;T.Nozawa.;M.Hatano.;H.Hayashi.;M.Tasumi.;K.Shimada.: Biochim.Biophys.Acta. (1989)
• [Publications] H.Furuya.;T.Shimizu.;K.Hirano.;M.Hatano.;Y.Fujii-Kuriyama.;R.Raag.;T.L.Poulos.: Biochemistry. (1989)
• [Publications] 吉川研一: Biophysical Chemistry. 29. 293-299 (1988)
• [Publications] 吉川研一: Langmuir. 4. 759-762 (1988)
• [Publications] 吉川研一: Chem.Phys.Lett. 146. 444-448 (1988)
• [Publications] 吉川研一: 現代化学. 4月号. 56-61 (1988)
• [Publications] 吉川研一: 表面. 11月号. 786-795 (1988)
• [Publications] 吉川研一: 化学. 12月号. 781 (1988)
• [Publications] 柏木浩: "R&Dコンピューティング要覧" サイエンス・フォーラム, (1988)
• [Publications] 柏木浩: "'89先端科学技術開発年鑑" 技術出版, (1989)
• [Publications] 広田文彦: "Sterochemical Apllication of Gas Electron Diffractions "Information on Electron Distribution from Electron Scatlering"" VCH Publishers, 80-115 (1988)
• [Publications] 北川禎三: "ラマン分光学入門" 化学同人, 1-203 (1988)