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本課題は、ＤＮＡに対し、超効率的にグローバルミニマムな安定構造を決定し、その電子状態を高精度に求めることにより生体内で起こる諸現象を精密に解明し、生体機能をミクロな立場から機能設計できる方法を構築することを目的としている。
そのために、申請者らがオリジナルに開発してきたElongation法に、安定構造、基底状態、電子相関効果を正確に得る手法を導入し、ＤＮＡを代表する生体系の生理機能を分子レベルで解明できる方法を展開している。特に本年はＤＮＡとタンパク質等との相互作用を効率よく得られる手法の展開としてIntermediate electrostatic field法によるElongation法を開発した。外部分子の電荷のもとでDNAを伸長できるようにすることで、計算精度と効率が改善されることが分かった。
機能を設計する上で重要なElongation-構造最適化法の開発について、従来の全系に対するダイレクトな構造最適化計算によって得られた構造よりも、さらに安定な点を効率的に探しうる可能性が示唆された。また、Hartree-Fock法レベルを超えて、電子相関効果を含めるためにＨＦ＋ＬＭＰ2 法のレベルでの開発を行ない、効率よく電子相関効果の影響が得られるように開発している。さらに、機能性を評価するために、開殻系の効率的電子状態計算法も開発する一方で、Elongation法と分子動力学法との結合を本格的におこない、溶媒中での構造最適化が可能となるよう発展させた。DNAは系が巨大過ぎて膨大な計算時間を要するため、糖鎖を用いたテスト計算を行なった。
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