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構造揺らぎと溶媒揺らぎの相互作用によるDNA電荷移動過程の理論化学

研究課題

研究課題/領域番号 25410021
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関九州大学

研究代表者

吉田 紀生  九州大学, 高等研究院, 准教授 (10390650)

連携研究者 中野 晴之  九州大学, 大学院理学研究院, 教授 (90251363)
渡邉 祥弘  九州大学, 大学院理学研究院, 助教 (20315055)
西山 桂  島根大学, 教育学部, 教授 (40283725)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2013年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード電荷移動 / FMO / 3D-RISM / 理論化学 / 構造揺らぎ / 溶媒効果 / DNA / 電子移動 / フラグメント分子軌道法 / 3D-RISM理論 / 線形応答理論
研究成果の概要

溶液内分子の電子状態理論である3D-RISM-SCF法の枠組みを拡張し,FMOと3D-RISM法の連成手法(FMO/3D-RISM法)を開発した。本手法は,3D-RISM-SCF法の枠組みを踏襲することで,解析的な1次微分を求めることができ,生体分子の構造揺らぎを取り扱うことが可能である。本手法をDNAのモデル系へ応用し,方法の妥当性を示した。
また,生体分子の構造揺らぎと溶媒和を記述することのできる分子動力学法と3D-RISM法の組み合わせ手法を,インフルエンザウイルスのノイラミニデースとその阻害剤であるタミフルをテスト系として,その相互作用の解析へ応用し,分子機構を明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 1件、 査読あり 16件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 3件、 招待講演 15件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Kasetsart university/Chulalongkorn University(タイ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Theoretical analysis of complex formation of p-carboxybenzeneboronic acid with a monosaccharide2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Seno, Norio Yoshida, Haruyuki Nakano
    • 雑誌名

      J. Mol. Liq.

      巻: 印刷中 ページ: 93-98

    • DOI

      10.1016/j.molliq.2015.12.063

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A 3D-RISM/RISM study of the oseltamivir binding efficiency with the wild-type and resistance-associated mutant forms of the viral influenza B neuraminidase2016

    • 著者名/発表者名
      Jiraphorn Phanich, Thanyada Rungrotmongkol, Daniel Sindhikara, Saree Phongphanphanee, Norio Yoshida, Fumio Hirata, Nawee Kungwan and Supot Hannongbua
    • 雑誌名

      Protein science

      巻: 25 号: 1 ページ: 147-158

    • DOI

      10.1002/pro.2718

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Three-Dimensional Reference Interaction Site Model Self-Consistent Field Analysis of Solvent and Substituent Effects on the Absorption Spectra of Brooker's Merocyanine2015

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Tanaka, Norio Yoshida, Haruyuki Nakano
    • 雑誌名

      J. Comput. Chem.

      巻: 36 号: 22 ページ: 1655-1663

    • DOI

      10.1002/jcc.23980

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 続・生物工学基礎講座 バイオよもやま話「生体分子の溶媒和理論」2015

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 雑誌名

      生物工学会誌

      巻: 8 ページ: 481-486

    • NAID

      110009985417

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient implementation of the three-dimensional reference interaction site model method in the fragment molecular orbital method2014

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 140 号: 21

    • DOI

      10.1063/1.4879795

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Water-meditated forces between the nucleotide binding domains generate the power stroke in an ABC transporter2014

    • 著者名/発表者名
      Furukawa-Hagiya T, Yoshida N, Chiba S, Hayashi T, Furuta T, Sohma Y, Sakurai M
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 616 - 617 ページ: 165-170

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2014.10.038

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distinct Configurations of Cations and Water in the Selective Filter of the KcsA Potasium Channel Probed by the 3D-RISM Theory2014

    • 著者名/発表者名
      Saree Phongphanphanee, Norio Yoshida, Shigetoshi Oiki, and Fumio Hirata
    • 雑誌名

      J.Mol. Liq.

      巻: 167 ページ: 578-584

    • DOI

      10.1016/j.molliq.2014.03.050

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical analysis of salt effect on intramolecular proton transfer reaction of glycine in NaCl aqueous solution2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kasai, N. Yoshida, H. Nakano
    • 雑誌名

      J. Mol. Liq

      巻: (in press) ページ: 32-37

    • DOI

      10.1016/j.molliq.2014.02.013

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 液体の統計力学理論によるチャネルタンパクの透過現象解析2014

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 雑誌名

      膜

      巻: 39 ページ: 379-384

    • NAID

      130005069453

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The "ambivalent" snug-fit sites in the KcsA potassium channel probed by "3D-RISM microscopy"2014

    • 著者名/発表者名
      Phongphanphanee, S., Yoshida, N., Oiki, S. and Hirata, F
    • 雑誌名

      Pure and Applied Chemistry

      巻: 86 号: 2 ページ: 97-104

    • DOI

      10.1515/pac-2014-5018

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Characterization of the "Ridge" in the Supercritical Region in the Fluid Phase Diagram of Water2014

    • 著者名/発表者名
      Masaru Matsugami, Norio Yoshida, and Fumio Hirata
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys

      巻: 140 号: 10 ページ: 1045-1045

    • DOI

      10.1063/1.4867974

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extended Molecular Ornstein-Zernike Integral Equation for Fully Anisotropic Solute Molecules: Formulation in a Rectangular Coordinate System2013

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Ishizuka, Norio Yoshida
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 139 号: 8

    • DOI

      10.1063/1.4819211

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional Reference Interaction Site Model Self-consistent Field Study of the Solvation and Electronic Structures of [Cr(H2O)6]3+ in Aqueous Solution2013

    • 著者名/発表者名
      S. Fujishige, Y. Kawashima, N. Yoshida, H. Nakano
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A

      巻: 117 号: 34 ページ: 8314-8322

    • DOI

      10.1021/jp405876g

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solvent effect on excited states of merocyanines : A theoretical study using the RISM-SCF method2013

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Tanaka, Norio Yoshida, Haruyuki Nakano
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett

      巻: 583 ページ: 69-73

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2013.08.004

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solvent dependence of Stokes shift for organic solute-solvent sysytems : A comparative study by spectroscopy and reference-interaction-site-model-self-consistent-field theory2013

    • 著者名/発表者名
      Katsura Nishiyama, Yasuhiro Watanabe, Norio Yoshida, and Fumio Hirata
    • 雑誌名

      J. Chem., Phys

      巻: 139 号: 9 ページ: 945-945

    • DOI

      10.1063/1.4819268

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Study of Salt Effects on Diels-Alder Reaction of Cyclopentadiene With Methyl Vinyl Ketone Using RISM-SCF Theory2013

    • 著者名/発表者名
      N. Yoshida, H. Tanaka, F. Hirata
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 117(45) 号: 45 ページ: 1411-1411

    • DOI

      10.1021/jp4091552

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] プロトネーションと生体分子機能の予測:理論的アプローチ2016

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      2015年度第2回水和ナノ構造研究会
    • 発表場所
      秋湯温泉,宮城県仙台市
    • 年月日
      2016-03-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Theoretical study of biological processes employing statistical mechanics of molecular liquids2016

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 学会等名
      Pure and Applied Chemistry International Conference 2016
    • 発表場所
      BITEC, Bangkok, Thai
    • 年月日
      2016-02-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theoretical study of ion transport in biological systems2016

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 学会等名
      Kasetsart University seminar
    • 発表場所
      Kasetsart university, Bangkok, Thai
    • 年月日
      2016-02-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multiscale implementation of 3D-RISM to the electronic structure theory being applicable for solvated biomolecules2015

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 学会等名
      Pacifichem2015
    • 発表場所
      Honolulu convention center, Honolulu, Hawaii
    • 年月日
      2015-12-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] バイオマス利用に向けた酵素反応解析2015

    • 著者名/発表者名
      谷本勝一,東雅大,吉田紀生,中野晴之
    • 学会等名
      第6回CMSI研究会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス,東京都文京区
    • 年月日
      2015-12-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 液体の統計力学理論でみる膜チャネルタンパク質の物質輸送2015

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      「統合分析・生物化学研究特区」公開講演会 メンブレンサイエンス研究の新潮流
    • 発表場所
      九州大学箱崎キャンパス
    • 年月日
      2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] チャネルロドプシンのイオン輸送経路の理論化学2014

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      柔らかな分子系第2回公開シンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学会館,豊中市
    • 年月日
      2014-11-28 – 2014-11-29
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 液体の統計力学理論でみる生体分子の溶媒和2014

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      奈良先端大生体分子セミナー
    • 発表場所
      奈良先端科学技術大学院大学,生駒市
    • 年月日
      2014-11-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Efficient Implementation of 3D-RISM Theory to the FMO Method, and Its Applications2014

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 学会等名
      International Meeting on Applications of Statistical Mechanics of Molecular Liquid on Soft Matter
    • 発表場所
      Kasesart University, Bangkok, Thai
    • 年月日
      2014-09-14 – 2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular Recognition in Biomolecules Studied by Statistial-Mechanical Integral-Equation Theory of Liquids2014

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      兵庫県立大学大学院工学研究科物質系工学専攻・セミナー
    • 発表場所
      兵庫県立大学・姫路キャンパス,姫路市
    • 年月日
      2014-04-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 3D-RISM理論の基礎と生体分子の分子認識への展開

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      構造活性フォーラム2013
    • 発表場所
      横浜市・理化学研究所横浜研究所交流棟ホール
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 液体の統計力学を用いた溶解液内化学過程の理論化学

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      2013年度九重分光関連セミナー
    • 発表場所
      大分県玖珠郡九重町,国立大学研修センター
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 液体の積分方程式理論による生体分子の分子認識の理論化学

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      第2回分子科学若手シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎市・岡崎コンファレンスセンター
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 3D-RISMによるKcsAチャネル中のカチオン結合モード解析

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      第36回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      札幌市・北海道大学学術交流会館
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular recognition in biomolecules studied by statistical-mechanics theory

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      日本化学会第94回春期年会・アジア国際シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋市・名古屋大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] "Theory of Molecular Recognition and Structural Fluctuation of Biomolecules", in Terazima et al.(Ed.) "Molecular Science of Fluctuations Toward Biological Functions", Chapter 82016

    • 著者名/発表者名
      Fumio Hirata, Norio Yoshida, Bongsoo Kim
    • 総ページ数
      19
    • 出版者
      Springer Science
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] Research Topics -Norio Yoshida

    • URL

      https://sites.google.com/site/norioyoshida1973/research-topics

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] Research Topics

    • URL

      https://sites.google.com/site/norioyoshida1973/research-topics

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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