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2022 年度 研究成果報告書

量子化学計算による原始RNAのL-アミノ酸選択的アミノアシル化の分子機構解明

研究課題

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研究課題/領域番号 20K06592
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分43040:生物物理学関連
研究機関東京理科大学

研究代表者

安藤 格士  東京理科大学, 先進工学部電子システム工学科, 准教授 (30385546)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードアミノ酸ホモキラリティー / 量子化学計算
研究成果の概要

地球上の生物はなぜL-アミノ酸(左手型アミノ酸)を利用するようになったのかという「アミノ酸のホモキラリティー」の起源問題は、生命進化の大きな謎のひとつであり、その鍵を握るものとして「L-アミノ酸選択的なRNAのアミノアシル化反応」が注目されている。しかし、なぜL-アミノ酸選択的なのか、その理由は明らかとなっていない。本研究では、シュレディンガー方程式に基づいた量子力学計算とニュートンの古典力学に基づいた分子力学・分子動力学計算を組み合わせたシミュレーション法によって、遷移状態を含むL-アミノ酸選択的なRNAのアミノアシル化反応全体のメカニズムを初めて明らかにした。

自由記述の分野

生物物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

この研究成果は長年謎であった「タンパク質はなぜL-アミノ酸から構成されているのか?」という生命進化上の大きな問題の解決に対して、量子化学、分子化学の視点から新たな光を投げかけるとともに、生命進化という極めて生物学的な研究対象に対しても、計算科学が重要な枠割を果たすことができることを示している。また、本研究で得られた知見や、その計算手法は、キラル選択的な反応を制御するタンパク質工学・核酸工学への展開も期待できる。

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公開日: 2024-01-30  

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