DNAの電荷移動における溶媒の役割に関する研究

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22740279
• 研究機関: 分子科学研究所
• 研究代表者: 吉田 紀生 分子科学研究所, 理論・計算分子科学研究領域, 助教 (10390650)
• キーワード: 3D-RISM-SCF / DNA / 電荷移動 / 溶媒効果 / QM/MM

研究概要

QM/MM法と3D-RISM-SCFの連成計算プログラムコード(QM/MM/3D-RISM)の開発を行った。MM部分のプログラムはTinkerを採用した。Tinkerは無料で配布されているコードで自由にソースコードを変更することができる。本コードを用いて、プロフラビンによる選択的DNAインターカレーションの研究を行った。まず、本研究では有限の長さ(～10塩基対)のDNA分子が無限の水に入っている(無限希釈)系を考える。DNAの中央付近のインターカレーションに直接関与する2塩基対とインターカレーターであるプロフラビンを量子化学的に扱うQM領域とし、その両端の電荷移動に直接関与しない部分は古典的な分子力場で扱うMM領域とする。溶媒はすべて3D-RISMで扱った。本研究の成果はJournal of Molecular Liquids誌にて発表した。
また、QM/MM/3D-RISMでDNAを扱う際にQM領域の原子に対して部分電荷を決定するが、その際に発生する計算の不安定性を回避するためにRESP法を導入し、プログラムを行った。これによりDNAのように強く分極した部位を持つ分子に対しても安定して計算を行えることを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Affinity of Small Ligands to Myoglobin Studied by the 3D-RISM Theory (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuomi Kiyota, Norio Yoshida, Fumio Hirata
  • 雑誌名: Journal of Molecular Liquids 巻: Vol.159 ページ: 93-98
  • 査読あり
• [雑誌論文] The electronic-structure theory of a large-molecular system in solution : Application to the intercalation of proflavine with solvated DNA (2011)
  • 著者名/発表者名: Norio Yoshida, Yasuomi Kiyota, Fumio Hirata
  • 雑誌名: Journal of Molecular Liquids 巻: Vol.159 ページ: 83-92
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proton transport through the Influenza A M2 channel : 3D-RISM Study (2010)
  • 著者名/発表者名: Saree Phongphanphanee, Thanyada Rungrotmongkol, Norio Yoshida, Supot Hannongbua, Fumio Hirata
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: Vol.132 ページ: 9782-9788
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Selectivity in Aquaporin Channels Studied by the 3D-RISM Theory (2010)
  • 著者名/発表者名: Saree Phongphanphanee, Norio Yoshida, Fumio Hirata
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: Vol.114 ページ: 7967-7973
  • 査読あり
• [雑誌論文] Revisiting the Salt-Induced Conformational Change of DNA with 3D-RISM Theory (2010)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Maruyama, Norio Yoshida, Fumio Hirata
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: Vol.114 ページ: 6464-6471
  • 査読あり
• [学会発表] QM/MM/3D-RISM study of solvation and electronic structure of DNA (2011)
  • 著者名/発表者名: Norio Yoshida
  • 学会等名: American Physical Society Meeting 2011
  • 発表場所: Dallas convention center, Dallas, TX, USA
  • 年月日: 2011-03-23
• [学会発表] Development of the QM/MM/RISM theory : Application to the intercalation of proflavine with solvated DNA (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Norio
  • 学会等名: Third Korea-Japan Seminars on Biomolecular Sciences-Experiments and Simulations
  • 発表場所: Lotte hotel, Jeju, Korea
  • 年月日: 2011-02-28
• [学会発表] バイオマス利用に向けた酵素反応解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉田紀生
  • 学会等名: 物性研・CMSI・次世代ナノ情報 合同研究会「計算物質科学の課題と展望」
  • 発表場所: 東京大学物性研究所、千葉県
  • 年月日: 2011-01-07
• [学会発表] Development of the QM/MM/RISM theory : Application to the intercalation of proflavine with solvated DNA (2010)
  • 著者名/発表者名: Norio Yoshida
  • 学会等名: Pacifichem 2011
  • 発表場所: Hawaii convention center, Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-18
• [学会発表] QM/MM/RISM理論の開発とその応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉田紀生
  • 学会等名: 第24回分子シミュレーション討論会
  • 発表場所: AOSSA福井、福井県
  • 年月日: 2010-11-25
• [学会発表] QM/MM/RISM理論の開発と応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉田紀生
  • 学会等名: 第33回溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学100周年記念会館、京都府
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] QM/MM/RISM理論によるDNAインターカレーションの解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉田紀生
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪大学、大阪府
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] QM/MM/3D-RISM study of solvation and electronic structure of DNA (2010)
  • 著者名/発表者名: Norio Yoshida
  • 学会等名: EMLG-JMLG Annual Meeting 2010
  • 発表場所: Ivan Franko National University, Lviv, Ukraine
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] "計算科学"と"計算機科学"の連携による統計力学理論の超高並列化への挑戦 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉田紀生
  • 学会等名: SS研HPCフォーラムe-scienceのフロンティア
  • 発表場所: 汐留シティセンター、東京都
  • 年月日: 2010-08-26
• [学会発表] QM/MM/RISM理論によるDNAインターカレーションの解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉田紀生
  • 学会等名: 第13回理論化学討論会
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館、北海道
  • 年月日: 2010-05-24
• [図書] Chapter 4 in Bihan and Fukuyama(Ed.) : "Water, the forgotten biological molecule." (2011)
  • 著者名/発表者名: Norio Yoshida, Yasuomi Kiyota, Thanyada Rungrotmongkol, Saree Phongphanphanee, Takashi Imai, Fumio Hirata
  • 総ページ数: 24
  • 出版者: Pan Stanford Publishing