2016 Fiscal Year Annual Research Report
超分子・生体分子の自己集合機構の理解のための量子シミュレーション手法の高度化
Publicly Offered Research
| Project Area | Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions |
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| Project/Area Number |
16H00780
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
立川 仁典 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科(八景キャンパス), 教授 (00267410)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 量子シミュレーション / 超分子自己集合 / タンパク質 / 歯車状両親媒性分子 / 溶媒効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、超分子・生体分子における自己集合機構の解明を目指し、申請者らが構築してきた量子シミュレーション手法を高度化させ、領域内での実験グループとの密な議論に基づき、量子化学計算の立場からこの課題に挑む。具体的には１．量子シミュレーション手法の高度化として、(1A)階層的手法の実装、(1B)効率的サンプリング手法の実装、を行う。それにより２．超分子・生体分子の自己集合機構の解明に向けて、(2A)歯車状両親媒性分子の超分子自己集合、(2B)低障壁水素結合(LBHB)たんぱく質の高次構造転移に焦点を絞った計算を実現する。申請者の理論手法と実験研究者との有機的な結びつきにより、当該領域の研究推進に大きく貢献する。本年度は以下の項目を実施した。
１．量子シミュレーション手法の高度化： (1A) 階層的手法の実装 QM/MM 法やPCM法などを実装することにより、溶媒効果を考慮した計算を可能とした。
２．超分子・生体分子の自己集合機構の解明に向けて： (2A) 歯車状両親媒性分子の超分子自己集合 歯車状両親媒性分子の①立方体超分子の安定性に対する溶媒効果・置換基効果を系統的に探った。 (2B) 低障壁水素結合(LBHB)たんぱく質の高次構造転移 光活性黄色タンパク質(PYP)において、LBHB付近の水素結合の振動状態に着目し、水素の量子効果、溶媒効果、温度効果を含めた大規模ONIOM計算を実現した。
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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
初年度は、QM/MM 法やPCM法などを実装することにより、溶媒効果を考慮した計算を可能とした。それにより、光活性黄色タンパク質(PYP)において、LBHB付近の水素結合の振動状態に着目した大規模ONIOM計算を実現した。さらに歯車状両親媒性分子の立方体超分子の安定性に対する溶媒効果・置換基効果を系統的に探った。以上の計算結果を論文としてまとめることができたので、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
引続き量子シミュレーション手法の高度化といった、さらなる理論開発およびプログラム実装を行う。また具体的な応用計算として、歯車状両親媒性分子の立方体超分子の安定性だけでなく、アダマンタン内包による四面体への自己集合、その他の自己集合機構を系統的に探っていきたい。
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[Journal Article] Aminooxy-naphthylpropionic acid and its derivatives are inhibitors of auxin biosynthesis targeting Trp aminotransferase: Structure-activity relationships2016
Author(s)
M. Narukawa-Nara, A. Nakamura, K. Kikuzato, Y. Kakei, A. Sato, Y. Mitani, Y. Yamasaki-Kokudo, T. Ishii, KI. Hayashi, T. Asami, T. Ogura, S. Yoshida, S. Fujioka, T. Kamakura, T. Kawatsu, M. Tachikawa, K. Soeno, and Y. Shimada,
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Journal Title
The Plant Journal
Volume: 87
Pages: 245-257
DOI
Peer Reviewed
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