研究課題/領域番号 |
20K06503
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分43020:構造生物化学関連
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研究機関 | 東京大学 |
研究代表者 |
恒川 直樹 東京大学, 定量生命科学研究所, 特任研究員 (90638800)
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研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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キーワード | 量子化学計算 / 水素結合 / 蛋白質 / 結晶構造解析 / 密度汎関数法 / カルシウムポンプ / ナトリウムポンプ / 大規模探索 |
研究成果の概要 |
蛋白質分子のX線結晶構造解析では一般に水素・プロトンは観測されず、それらの位置は決定できない。そこで、観測された非水素原子の位置から推測される水素結合ネットワークモデルを網羅的に生成し、それぞれのモデルに対する量子化学計算によるエネルギーの比較を行うことで、より適切と思われる水素結合ネットワークを絞り込む方法を開発した。 この手法の戦略は正攻法とも言えるが、膨大なモデルに対する量子化学計算が計算リソースを非常に必要とするため、実効性の向上のために、必要な計算精度や効率的な計算の段取りを明らかにすることが重要となる。カルボキシル基が集中する系に適用し、手法の向上化と限界を探った。
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自由記述の分野 |
理論物理学
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研究成果の学術的意義や社会的意義 |
蛋白質分子構造の結晶解析において、その分子内にある水素結合ネットワークの情報は重要な判断材料となる。そのため、経験的スコア関数を用いた水素原子位置やプロトンの有無を推測するツールは多くある。しかし、それらの信頼性は限定的である。そこで、本手法では水素結合相互作用を適切に再現する量子化学計算によるエネルギーをスコア関数として採用することで、適切な水素・プロトン予測を実現する。そして、この手法は並列計算による高速化が容易である。いずれ構造解析における簡易的なツールとなると考えられる。また、この手法で得られた水素結合ネットワークとエネルギーのデータベースは、新手法の基盤となることが予想される。
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