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液体の統計力学と量子力学に基づくATP加水分解の自由エネルギー解析

公募研究

研究領域水を主役としたATPエネルギー変換
研究課題/領域番号 23118719
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関九州大学 (2012)
分子科学研究所 (2011)

研究代表者

吉田 紀生  九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10390650)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2012年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2011年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード3D-RISM-SCF / ピロリン酸 / ATP加水分解 / 自由エネルギー / RISM-SCF / QM/MM/RISM
研究実績の概要

われわれの体内では,アデノシン三リン酸(ATP)を媒体とするエネルギー循環が絶え間なく行われている。この一連のエネルギー循環に関してこれまで多くの研究が行われてきた。しかし,このエネルギー論の最も基本的な部分である,ATP加水分解エネルギー(ATPエネルギー)の起源に関してすら,統一的見解が得られていないのが実情である。
本研究では,ATPのモデル分子であるピロリン酸の加水分解反応の自由エネルギー解析を行った。ここでは,3D-RISM-SCFを用いて,反応物,生成物,反応中間体の自由エネルギー解析を行った。ピロリン酸には4つの解離状態が,無機リン酸塩にも3つの解離状態が存在し,反応としての組み合わせは4つ存在する。その全てを解析し,溶媒が反応に与える影響を精査した。
その結果,反応系の解離状態によってそれぞれ溶媒の及ぼす影響が異なることを明らかにし,それらが微視的な反応物/生成物の溶媒和構造の違いに起因することを示した。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Elucidating the Molecular Origin of Hydrolysis Energy of Pyrophosphate in Water2012

    • 著者名/発表者名
      Hong, Jooyeon; Yoshida, Norio; Chong, Song-Ho; Lee, Chewook; Ham, Sihyun; Hirata, Fumio
    • 雑誌名

      J. Chem. Theory Comput

      巻: 8 号: 7 ページ: 2239-2239

    • DOI

      10.1021/ct300099e

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solvent Effects on Electronic Structures of Coumarin 153 : Parallel Studies by Means of Spectroscopy and RISM-SCF Calculations2012

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

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: (掲載確定)(未定)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of efficient algorithm for solving six-dimensional molecular Ornstein-Zernike equation2012

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

      J. Chem. Phys

      巻: 136 号: 11

    • DOI

      10.1063/1.3693623

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solvent penetration in photoactive yellow protein R52Q mutant : a theoretical study2011

    • 著者名/発表者名
      Daniel, J.Sindhikara
    • 雑誌名

      J.Mol.Liq.

      巻: 164 号: 1-2 ページ: 120-122

    • DOI

      10.1016/j.molliq.2011.04.007

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reply to "Comment on 'Molecular Selectivity in Aquaporin Channels Studied by the 3D-RISM Theory"2011

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

      Journal of Physical Chemistry B

      巻: 115 号: 25 ページ: 8367-8369

    • DOI

      10.1021/jp203661z

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new approach for investigating the molecular recognition of protein : Toward structure-based drug-design based on the 3D-RISM theory2011

    • 著者名/発表者名
      Yasuomi Kiyota, Norio Yoshida, Fumio Hirata
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Theory and Computation

      巻: 7 号: 11 ページ: 3803-3815

    • DOI

      10.1021/ct200358h

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Ornstein-Zernike self-consistent-field approach to hydrated electron2011

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

      Procedia Computer Science

      巻: 4 ページ: 1214-1221

    • DOI

      10.1016/j.procs.2011.04.130

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Statistical Mechanics Theory of Molecular Recognition and Pharmaceutical Design2011

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida, Yasuomi Kiyota, Saree Phongphanphanee, Yutaka Maruyama, Takashi Imai, Fumio Hirata
    • 雑誌名

      International Review in Physical Chemistry

      巻: 30 号: 4 ページ: 445-478

    • DOI

      10.1007/s12539-011-0104-7

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分子認識の統計力学と生体機能2011

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生、丸山豊、Saree Phongphanphanee、清田泰臣、平田文男
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 51 ページ: 222-225

    • NAID

      10029482473

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Recognition Explored by a Statistical-Mechanics Theory of Liquids2011

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

      Current Pharmaceutical Design

      巻: 17 号: 17 ページ: 1740-1757

    • DOI

      10.2174/138161211796355100

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Free Energy Analysis of ATP hydrolysis based on the statistical mechanics and quantum mechanics theory2013

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      Symposium on Hydration and ATP Energy
    • 発表場所
      秋保温泉,仙台市
    • 年月日
      2013-03-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 生体分子の水和と機能~RISM理論によるアプローチ~2012

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      新化学技術推進協会 先端化学・材料技術部会 コンピュータケミストリ分科会 次世代CCWG 講演会
    • 発表場所
      公益社団法人 新化学技術推進協会 会議室,千代田区
    • 年月日
      2012-11-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酵素反応解析へ向けた、3D-RISM理論による分子認識解析2012

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      文部科学省「革新的ハイパフォーマンス・コンピューティング・インフラ(HPCI)の構築」次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェアの研究開発第6回公開シンポジウム
    • 発表場所
      ニチイ学館,神戸市(兵庫県)
    • 年月日
      2012-03-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] バイオマス利用に向けた酵素反応解析2012

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      第2回CMSI研究会
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所,仙台市(宮城県)
    • 年月日
      2012-01-31
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] RISM理論による生体分子の分子認識と化学反応へ向けた研究2012

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      スーパーコンピュータワークショップ2012
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター,岡崎市(愛知県)
    • 年月日
      2012-01-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 液体の積分方程式理論に基づく溶液内生体分子の電子状態理論2011

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      液体・溶液の微視的構造からダイナミクスまで~最近の研究結果から見えてくるもの~
    • 発表場所
      愛媛大学,松山市(愛媛県)
    • 年月日
      2011-11-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 液体の積分方程式理論を用いた溶液内化学過程に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      第34回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学,名古屋市(愛知県)
    • 年月日
      2011-11-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] QM/MM/3D-RISM理論の開発とプログラムの高速化2011

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      第3回HPCI戦略プログラム合同研究交流会
    • 発表場所
      計算科学研究機構,神戸市(兵庫県)
    • 年月日
      2011-10-03
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Solvent Effects on Electronic Structures of Coumarin 153 : RISM-SCF Analysis2011

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生, 西山桂, 平田文男
    • 学会等名
      分子科学討論会2011
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター、札幌市(北海道)
    • 年月日
      2011-09-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Ornstein-Zernike self-consistent-field approach to hydrated electron2011

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 学会等名
      8th Liquid Matter Conference
    • 発表場所
      University of Vienna, Vienna, Austria
    • 年月日
      2011-09-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 3D-RISMプログラムの開発と応用2011

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生、清田泰臣、Daniel J.Sindhikara、平田文男
    • 学会等名
      計算物質科学イニシアティブ・計算分子科学研究拠点第2回研究会
    • 発表場所
      計算科学研究機構,神戸市(兵庫県)
    • 年月日
      2011-08-11
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 液体の統計力学と量子力学に基づくATP加水分解の自由エネルギー解析2011

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      「水を主役としたATPエネルギー変換」後期第一回研究会議
    • 発表場所
      大阪ガーデンパレス,大阪市(大阪府)
    • 年月日
      2011-08-11
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Development of the QM/MM/RISM theory : Application to the intercalation of proflavine with solvated DNA2011

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 学会等名
      Statistical Mechanics Approaches to Nano/Bio-Sciences
    • 発表場所
      Sookmyung Women's University, Soeul, Korea
    • 年月日
      2011-06-13
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Ornstein-Zernike self-consistent-field approach to hydrated electron2011

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 学会等名
      International Congress on Computational Science 2011
    • 発表場所
      Nanyang Technological University, Singapore
    • 年月日
      2011-06-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Solvent Effects on Electronic Structures of Coumarin 153.I.RISM-SCF Analysis of the Solvent Distribution and Electronic Properties2011

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida, Katsura Nishiyama, Fumio Hirata
    • 学会等名
      EMLG/JMLG Annual Meeting 2011
    • 発表場所
      University of Warsaw, Warsaw, Poland
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Electronic structure theory of biomolecule in solution2011

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida, Fumio Hirata
    • 学会等名
      Ninth Triennial Congress of the World Association of Theoretical and Computational Chemists
    • 発表場所
      University of Santiago, Santiago de compostela, Spain
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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