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高精度O(N)計算法による人工核酸の超効率的機能設計

研究課題

研究課題/領域番号 25810103
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 生体関連化学
研究機関九州大学

研究代表者

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)

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
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード機能性人工核酸 / 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 / 導電性
研究成果の概要

次世代材料・薬剤として期待される、化学修飾や金属錯体を導入した人工核酸について、電子状態の逐次伸長により巨大系を超高速・高精度に計算可能なElongation(ELG)法を基盤として、分子構造と物性の関係を定量的に把握しつつ機能設計を可能とする理論手法の構築を行った。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法を完成させ、核酸の非線形光学特性に対する実証計算により、特性の最適化が高効率に行えることを確認した。さらに、修飾型人工核酸の置換基の種類・配置によるフロンティア軌道の変化、金属錯体型人工核酸の強磁性のピッチ角依存性等を調べ、機能付加に対する知見を得た。

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

    (9件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Elongation method for electronic structure calculations of random DNA sequences2015

    • 著者名/発表者名
      Yuuichi Orimoto, Kai Liu, and Yuriko Aoki
    • 雑誌名

      J. Comput. Chem.

      巻: 36 号: 28 ページ: 2103-2113

    • DOI

      10.1002/jcc.24047

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ab initio O(N) elongation-counterpoise method for BSSE-corrected interaction energy analyses in biosystems2015

    • 著者名/発表者名
      Yuuichi Orimoto, Ryohei Yamamoto, Peng Xie, Kai Liu, Akira Imamura, and Yuriko Aoki
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 142 号: 10 ページ: 104111-104111

    • DOI

      10.1063/1.4913931

    • 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
  • [学会発表] Computational functional design of artificial DNAs: application of elongation method and through-space /bond interaction analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Yuuichi Orimoto and Yuriko Aoki
    • 学会等名
      The 42th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry (ISNAC2015)
    • 発表場所
      Himeji(JAPAN): I-messae hall
    • 年月日
      2015-09-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機能性人工核酸の理論的分子設計~導電性・強磁性・非線形光学特性~2015

    • 著者名/発表者名
      折本 裕一、青木 百合子
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京(東京工業大学 大岡山キャンパス)
    • 年月日
      2015-09-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Highly efficient electronic structure calculations of biomaterials for their functional design2015

    • 著者名/発表者名
      Yuuichi Orimoto and Yuriko Aoki
    • 学会等名
      2015 International Symposium for Advanced Materials Research (ISAMR 2015)
    • 発表場所
      Sun Moon Lake (Taiwan): Sun Moon Lake Teachers' Hostel
    • 年月日
      2015-08-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] π電子集積体としての天然・人工DNAの超効率的O(N)電子状態計算とその特性解析2014

    • 著者名/発表者名
      折本 裕一、河村 祐希、Kai Liu、青木 百合子
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎大学 文教キャンパス
    • 年月日
      2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 超効率的電子状態計算と軌道間相互作用解析による人工DNAの理論的機能設計2014

    • 著者名/発表者名
      折本 裕一、河村 祐希、Liu Kai、青木 百合子
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学 東広島キャンパス
    • 年月日
      2014-09-22
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Functional design of natural and artificial nucleic acids via ab initio order-N elongation method: computational approaches2013

    • 著者名/発表者名
      Yuuichi Orimoto, Liu Kai, and Yuriko Aoki
    • 学会等名
      The 40th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry (ISNAC2013)
    • 発表場所
      Kanagawa University
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Highly effcient O(N) calculations of natural and artificial DNAs by elongation method2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Orimoto, L. Kai, and Y. Aoki
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府民総合交流プラザ)
    • 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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