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2010 年度 実績報告書

DNAシーケンスと導電性の関係の理論化学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 19350012
研究機関九州大学

研究代表者

青木 百合子  九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (10211690)

キーワードDNA / 塩基配列 / Elonation法 / 電子状態 / 局所状態密度
研究概要

DNAを認識するためのタンパク質構造の設計は重要である。その前段階としてまず、2重らせん、3重らせんの巨大タンパク質の電子状態を高精度に計算できるように開発した。これまで主としてG-C塩基配列からなるB-DNAについてはいろいろ検討してきたが、A-DNAとの比較においても、溶媒効果や種々の塩基配列に対して構造と機能の関係についてさらなる解析を行なった。また、A-T塩基配列からなるDNAについても、A-typeおよびB-Typeともに計算し、さらにアルカリ金属をドープした系について系統的に調べ、エネルギーバンドや局所状態密度との関係を解析した。さらにDNA-タンパク質間の相互作用に注目し、局所振動状態や局所状態密度と高分子鎖間水素結合の関係について系統的に調べている。大規模系をターゲットとしているため、ハードウエアの観点からも効率よく演算を進めるために、以前に購入した1 nodeに2CPUを装備した並列64ビットクラスタを活用し、並列演算環境を充実させるとともに、より大規模な並列計算を行うために九州大学情報基盤研究センターの高性能計算機をレンタルし、開発しているプログラムの並列効率も検証した。
一方で、DNAの溶媒中での電子状態と局所構造解析の関連についても検証を行なっている。生体高分子の機能を溶媒の影響のもとで抽出することは現実の生体反応を理解し設計するためには必須であり、当グループで開発しているElongation法にMDやPCM法を導入した。本手法を用いて、領域局在化軌道に基づいたより局所的な状態密度が得られるようにし、溶媒中におけるDNAの塩基配列と局所的バンド構造の関係、電子移動反応の選択性と電気伝導性との関係を調べている。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (11件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Dressed TDDFT Study of Low-Lying Electronic Excited Statesin Selected Linear Polyenes and Diphenylopolyenes2011

    • 著者名/発表者名
      G.Mazur, M.Makowski, R.l.Wlodarczyk, Y.Aoki
    • 雑誌名

      Int.J.Quantum Chem.

      巻: 114(4) ページ: 819-825

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elongation Cutoff Technique at Kohn-Sham Level of Theory2010

    • 著者名/発表者名
      J.Korchowiec, P.D.Silva, M.Makowski, F.L.Gu, Y.Aoki
    • 雑誌名

      Int.J.Quantum Chem.

      巻: 110(12) ページ: 2130-2139

    • 査読あり
  • [学会発表] A highly accurate 3D-elongation method for Bio Systems2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Aoki
    • 学会等名
      The 51nd Sanibel Symposium
    • 発表場所
      The King and Prince Golf & Beach Resort on St.Simons Island, Georgia
    • 年月日
      2011-02-28
  • [学会発表] Elongation method at Hartree-Fock and post Hartree-Fock levels for its applications to 1D-3D large systems2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Aoki, M.Makowski, O.Loboda, K.Liu, F.L.Gu
    • 学会等名
      Pacifichem 2010
    • 発表場所
      KoKo Crater (Sheraton Waikiki)
    • 年月日
      2010-12-20
  • [学会発表] Highly Accurate O(N) quantum chemical approach for DNA electron transfer and optical property analysis2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Aoki, P.Xie, A.Imamura, F.L.Gu
    • 学会等名
      Pacifichem 2010
    • 発表場所
      KoKo Crater (Sheraton Waikiki)
    • 年月日
      2010-12-18
  • [学会発表] Proposal of linear scaling ELG-LMP2 method for conjugated polymers, organic materials, and biosystems2010

    • 著者名/発表者名
      F.L.Gu, M.Makowski, J.Korchowiec, K.Liu, Y.Aoki
    • 学会等名
      Pacifichem 2010
    • 発表場所
      KoKo Crater (Sheraton Waikiki)
    • 年月日
      2010-12-16
  • [学会発表] Highly accurate O(N) method for Nano-Bio systems2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Aoki
    • 学会等名
      ICCMSE 2010
    • 発表場所
      Psalidi, Kos
    • 年月日
      2010-10-04
  • [学会発表] 巨大生体分子の効率的超高精度電子状態計算2010

    • 著者名/発表者名
      K.Liu, F.L.Gu, M.Makowski, O.Loboda, 青木百合子
    • 学会等名
      第4回分子科学討論会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2010-09-15
  • [学会発表] ナノチューブ、フラーレン-ポルフィリンワイヤ系の高精度電子状態とNLO特性2010

    • 著者名/発表者名
      O.Loboda, F.L.Gu, M.Makowski, K.Liu, 青木百合子
    • 学会等名
      第4回分子科学討論会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2010-09-15
  • [学会発表] 高精度Linear-caling-ELG法の開発と巨大系への応用2010

    • 著者名/発表者名
      青木百合子, F.L.Gu
    • 学会等名
      第4回分子科学討論会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2010-09-14
  • [学会発表] 生体高分子系の高精度電子状態計算のための3D-Elongation法の基礎と応用2010

    • 著者名/発表者名
      青木百合子
    • 学会等名
      日本化学会第4回関東支部大会
    • 発表場所
      茨城
    • 年月日
      2010-08-30
  • [学会発表] 非線形光学ナノ材料設計のための高精度電子状態計算法2010

    • 著者名/発表者名
      青木百合子
    • 学会等名
      シンポジウム「電子状態理論の新機軸」
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      2010-08-09
  • [学会発表] Linear-scaling quantum chemistry approach-Elongation Method-High Speed & High Accuracy for Material Design2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Aoki
    • 学会等名
      女性研究者のエンパワーメントと新領域創成に向けた日米シンポジウム
    • 発表場所
      埼玉
    • 年月日
      2010-07-06
  • [図書] Elongation Method : TOWARDS LINEAR SCALING FOR ELECTRONIC STRUCTURE OF RANDOM POLYMERS AND OTHER QUASILINEAR MATERIALS, Chemical Modelling Volume 7 ed by Manthos Papadopoulos2010

    • 著者名/発表者名
      F.L.Gu, B.Kirtman, Y.Aoki
    • 総ページ数
      175-198
    • 出版者
      Chemical Modelling
  • [図書] Elongation method and its applications to NLO materials, Chemical Modeling : Applications and Theory, Volume 7, ed by Springborg, Royal Society of Chemistry2010

    • 著者名/発表者名
      F.L.Gu, Y.Aoki
    • 総ページ数
      163-191
    • 出版者
      Royal Society of Chemistry

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公開日: 2012-07-19  

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