核酸塩基のシミュレーションのための多体相互作用ポテンシャルの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540475
• Research Institution: Kinjo Gakuin University
• Principal Investigator: 中川 節子 金城学院大学, 生活環境学部, 教授 (50050711)
• Keywords: 核酸塩基 / 多中心分極率 / 分極ポテンシャル / 量子化学計算

Research Abstract

核酸塩基の分極ポテンシャルの導出を目的として、以下に述べる理論的研究を行った。
1 核酸塩基の多中心分極率の決定
アデニン(A)、グアニン(G)、チミン(T)、シトシン(C)、ウラシル(U)について、多中心分極率を決定した。参照の量子化学計算としては、MP2/6-31+G*レベルを実行し、POPFITプログラムを用いて、最適な原子分極率およびボンド分極率パラメータを決定した。原子上に分極率を置く場合に較べ、更に、ボンド方向に異方的な分極率をおいた場合、量子化学計算をよく再現する結果が得られた。
2 核酸塩基の分極ポテンシャルパラメータの決定
分極ポテンシャルを構成するクーロン、分極Lennard-Jones(LJ)の各項のパラメータを決定した。静電項のパラメータは、静電ポテンシャル最適化法で決定した。分極項のパラメータは、1で決定した多中心分極パラメータを使用した。LJ項のパラメータは、ペアポテンシャルで用いられる既存の値を使用したが、量子化学計算から得られる二分子間のポテンシャルエネルギー面を再現するよう若干の修正を加えた。ATおよびGC核酸塩基ペアの水素結合モデル及びスタッキングモデルについて、ポテンシャル面の再現性を検討したところ良好な結果が得られた。また、核酸塩基にNaイオンが近接するモデルについても検討したところ、非常に良好な結果が得られた。尚、参照とした量子化学計算のレベルは、MP2/6-31+G*である。