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生理活性分子の特徴抽出と合理的分子設計のための理論化学的研究

公募研究

研究領域天然物ケミカルバイオロジー:分子標的と活性制御
研究課題/領域番号 26102733
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 理工系
研究機関広島大学

研究代表者

相田 美砂子  広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90175159)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2014年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード生理活性 / 非経験的分子軌道法 / 水和 / モンテカルロ法 / 分子動力学法
研究実績の概要

ケムバイオケム領域の実験研究者との共同研究として,非経験的分子軌道法およびQM/MM法を用いた理論化学計算を進めた。実験研究者から得た天然物リガンドについての構造情報のレベルに応じた計算手法をとった。①リガンドと受容体の結合状態におけるデータがある場合:類似化合物のX線による構造データが存在していたので,それを用いて,計算の初期座標を作成し,量子化学計算を実行した。いくつかの類似化合物における実験結果の違いを説明できるような,相互作用形式を提案することができた。②リガンドと受容体の結合状態におけるNMRによる情報だけがある場合:得られているNMRデータと矛盾のないような初期座標を作成し,量子化学計算を実行した。多くのコンフォメーションをとりえる分子であるが,いくつかの異なる置換基を導入した場合の実験結果を説明するような計算結果を得た。③構造についての情報が全くない場合:直接的に構造につながるデータがほとんど得られておらず,活性に関してのデータだけがある場合が最も多い。このような場合は,構造に関して可能性を絞込み,モデル計算をおこない,実験結果と定性的に整合性があるかどうかを確認する,というアプローチをとった。
生理活性分子は,水との相互作用という観点からみると,リガンドは次の2種に分けることができることを定量的に示した。①その構造自体は孤立状態と水溶液中で大きく変わらなくても,安定な水和構造を形成し,水の構造に大きな影響を及ぼす場合と、②適切な水和構造を形成するためには,リガンドの構造自体が変わらなくてはならない場合である。さらに,置換基の導入によって水素結合形成の度合いが異なることが当然予想されるが,親水性の置換基の導入が,必ずしも常に親水性の水素結合の形成につながるとは限らないことを計算で示した。これは,分子設計にとって非常に重要な知見である。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Crosslinking reactions of 4-amino-6-oxo-2-vinylpyrimidine with guanine derivatives and structural analysis of the adducts2015

    • 著者名/発表者名
      S.Kusano, S. Ishiyama,Sik Lok Lam, T. Mashima, M. Katahira, K. Miyamoto, M. Aida, F. Nagatsugi
    • 雑誌名

      Nucl.Acids Res

      巻: 43 号: 16 ページ: 7717-7730

    • DOI

      10.1093/nar/gkv797

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Reconsidering the activation entropy for anomerization of glucose and mannose in water studied by NMR spectroscopy2015

    • 著者名/発表者名
      Ami Kosaka, Misako Aida, and Yukiteru Katsumoto
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Structure

      巻: 1093 ページ: 195-200

    • DOI

      10.1016/j.molstruc.2015.03.038

    • 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] Synthesis and biological activities of the amide derivative of aplog-1, a simplified analog of aplysiatoxin with anti-proliferative and cytotoxic activity2015

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Hanaki, Ryo C. Yanagita, Takahiro Sugahara, Misako Aida, Harukuni Tokuda, Nobutaka Suzuki, Kazuhiro Irie
    • 雑誌名

      Biosci. Biotechnol. Biochem.

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 888-895

    • DOI

      10.1080/09168451.2014.1002452

    • NAID

      120005676639

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Comprehensive Search of Topologically Distinct Local Minimum Structures of Protonated Water Octamer and the Classification of O-H Topological Types2015

    • 著者名/発表者名
      Dai Akase, Hiroyuki Teramae, Misako Aida
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 618 ページ: 51-56

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2014.10.071

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distribution of Topologically Distinct Isomers of Water Clusters and Dipole Moments of Constituent Water Molecules at Finite Atmospheric Temperatures2014

    • 著者名/発表者名
      Dai Akase, Misako Aida
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry A

      巻: 118 号: 36 ページ: 7911-7924

    • DOI

      10.1021/jp504854f

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Analysis of hydrogen bond energies and hydrogen bonding networks in water clusters using the locally projected molecular orbital perturbation theory2015

    • 著者名/発表者名
      Dai Akase, Misako Aida, Koichi Ohno, Suehiro Iwata
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem2015)
    • 発表場所
      Honolulu, Hawai, USA
    • 年月日
      2015-12-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical study on the electronic structure of trimethylamine N-oxide (TMAO) in aqueous solution2015

    • 著者名/発表者名
      Yudai Watanabe, Dai Akase, Misako Aida
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem2015)
    • 発表場所
      Honolulu, Hawai, USA
    • 年月日
      2015-12-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical study on the mutual influence of water and biomolecules2015

    • 著者名/発表者名
      Misako Aida
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem2015)
    • 発表場所
      Honolulu, Hawai, USA
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] プロトン化水クラスターH3O+(H2O)n-1(n=<7)の安定構造とOH伸縮振動のトポロジー的な分類に関する理論化学的研究2015

    • 著者名/発表者名
      佐々木 一繁,赤瀬 大,相田 美砂子
    • 学会等名
      2015年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2015-11-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] NMRスペクトルにおける溶媒効果についての理論化学的研究2015

    • 著者名/発表者名
      細田 萌,赤瀬 大,相田 美砂子
    • 学会等名
      2015年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2015-11-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 水溶液中におけるヘキソピラノースの構造に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      吉川 太基,赤瀬 大,相田美砂子
    • 学会等名
      2015年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2015-11-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] QM/MM-MD法を用いたハロゲン化カルシウムの水和構造と水分子に及ぼす影響についての理論化学的研究2015

    • 著者名/発表者名
      菅原 貴弘,相田 美砂子
    • 学会等名
      第38回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      高知
    • 年月日
      2015-10-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 尿素とトリメチルアミンオキシドの水和構造の特徴に関する理論化学的研究2015

    • 著者名/発表者名
      渡部 雄大,相田 美砂子
    • 学会等名
      第38回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      高知
    • 年月日
      2015-10-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] B-DNAの塩基対間相互作用における多体効果についての理論化学的研究2015

    • 著者名/発表者名
      宮本 健悟,相田 美砂子
    • 学会等名
      第38回ケモインフォマティクス討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-10-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 生理活性分子の水溶液中における構造の理論予測2015

    • 著者名/発表者名
      相田 美砂子
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-09-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フグ毒の水溶液中における構造と水和に関する理論化学的研究2015

    • 著者名/発表者名
      渡部 雄大,相田 美砂子
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 二価金属ハロゲン化物の水和構造に関する理論化学的研究2015

    • 著者名/発表者名
      菅原 貴弘,相田 美砂子
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 水クラスターにおける水素結合ネットワークと水分子の振動数2015

    • 著者名/発表者名
      赤瀬 大,相田 美砂子
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] キソピラノースの構造と水和構造に関する理論的研究2015

    • 著者名/発表者名
      相田 美砂子
    • 学会等名
      新学術領域研究「天然物ケミカルバイオロジー~分子標的と活性制御~」第8回公開シンポジウム
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2015-06-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 水6量体アニオンクラスターの水素結合ネットワークと垂直電子脱離エネルギー2015

    • 著者名/発表者名
      赤瀬 大,相田 美砂子
    • 学会等名
      第18回理論化学討論会
    • 発表場所
      豊中
    • 年月日
      2015-05-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical study on the hydration of divalent ions2014

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Okinaka, Misako Aida
    • 学会等名
      The 11th Nano Bio Info Chemistry Symposium
    • 発表場所
      Higashi-Hiroshima, Japan
    • 年月日
      2014-12-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 二価イオンの水和に関する理論化学的研究2014

    • 著者名/発表者名
      菅原 貴弘,相田 美砂子
    • 学会等名
      第37回情報化学討論会
    • 発表場所
      豊橋
    • 年月日
      2014-11-27 – 2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 水素結合ネットワークに基づく水クラスターの解析2014

    • 著者名/発表者名
      赤瀬 大,相田 美砂子
    • 学会等名
      2014年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      山口
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] グルコースおよびマンノースの水溶液中におけるアノマー異性化2014

    • 著者名/発表者名
      小坂 有史, 小出来 聡子, 勝本 之晶, 相田 美砂子
    • 学会等名
      2014年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      山口
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] テトロドトキシンの水和構造に関する理論化学的研究2014

    • 著者名/発表者名
      渡部 雄大,相田 美砂子
    • 学会等名
      2014年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      山口
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ヘキソピラノースのアノマーの安定性に関する理論化学的研究2014

    • 著者名/発表者名
      小出来 聡子,相田 美砂子
    • 学会等名
      2014年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      山口
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 酸化された核酸塩基についての理論化学的研究:8-Oxoguanineの場合2014

    • 著者名/発表者名
      宮本 健悟,相田 美砂子
    • 学会等名
      2014年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      山口
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A theoretical study on the geometrical characteristics of stereoisomers of hexopyranoses2014

    • 著者名/発表者名
      Misako Aida
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium Chemical Biology
    • 発表場所
      Toyonaka, Japan
    • 年月日
      2014-10-28 – 2014-10-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] プロトンの水和構造と水素結合ネットワーク2014

    • 著者名/発表者名
      赤瀬 大,相田 美砂子
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      東広島
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] グルコピラノースとマンノピラノースの水溶液中での構造に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      小坂 有史,小出来 聡子,出射 早希子,勝本 之晶,相田 美砂子
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      東広島
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] カルシウムイオンとマグネシウムイオンの水和構造と水和エネルギー2014

    • 著者名/発表者名
      菅原 貴弘,相田 美砂子
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      東広島
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] TMAO(Trimethylamine N-oxide)の水和相互作用に関する理論化学的研究2014

    • 著者名/発表者名
      渡部 雄大,赤瀬 大,相田 美砂子
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      東広島
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] プロトン化水クラスターH3O+(H2O)n-1, n = 8 の水素結合ネットワークトポロジーとOH 伸縮振動の分類2014

    • 著者名/発表者名
      赤瀬 大,相田 美砂子,寺前 裕之
    • 学会等名
      第17回理論化学討論会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] AIDA group

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/maida/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] AIDA group

    • URL

      http://www.nabit.hiroshima-u.ac.jp/aida/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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