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

2004 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 / 双極子モーメント / 分子分極率 / 分極-電子ポテンシャル / 原子分極率

Research Abstract

核酸塩基の分極ポテンシャルの導出を目的として、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の決定を行った。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値を用いた。分極項の多中心分極率パラメータは、分極1電子最適化法で決定した値を用いた。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修正を加えた。ATおよびGCの水素結合モデル及びスタッキングモデルでは、MP2/6-31+G*レベルの計算でも基底関数スーパーポジションエラー(BSSE)が認められたためMP2/6-311++G(3df,2pd)またはMP2/6-311++G(2d,2p)の計算を行った。LJ項のパラメータの再調整を行い、相互作用エネルギーを再現する分極ポテンシャルの導出を行うことができた。また、核酸塩基の分子表面にNa^+やCl^-イオンが近接するモデルについても検討を加えた。BSSE補正を行ったMP2/6-311++G(2d,2p)計算をよく再現する結果が得られた。
以上の計算結果から次の結論がえられた。1.核酸塩基は分極異方性が強い分子であるが、多中心分極率パラメータとしては、原子上に分極率を置くモデルでも十分異方性を表すことができる。2.水素結合やスタッキングのような比較的弱い相互作用から、イオンが隣接する強い相互作用までを統一的に記述することができる分極ポテンシャルを作ることが可能である。