2010 Fiscal Year Annual Research Report
光に応答する生体分子の非断熱動力学シミュレーション
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20608003
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
石田 俊正 京都大学, 福井謙一記念研究センター, 准教授 (50212890)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南部 伸孝 上智大学, 生命理工学部, 教授 (00249955)
チュン ウイルフレド 京都大学, 福井謙一記念研究センター, 研究員 (90467457)
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| Keywords | 生体分子 / 原子・分子物理 / 光応答 / 反応動力学 / 非断熱遷移 |
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| Research Abstract |
光生命化学を微視的立場から明らかにするために、理論的手法で原理的な立場からアプローチし、物理学・化学のことばを用いた下位の階層から生命活動の本質的理解を深めようと意図している。理論的なアプローチに基づいた反応動力学シミュレーションは、分子の動きを目で見られる形で、結合の開裂・変化を追跡することができる。とくに光励起された分子は基底状態へと非断熱遷移を起こす。この非断熱遷移を正確に取り扱える手法でシミュレーションを行い、生体分子の微視的な初期過程を解明するのを目的としている。
気相の計算に加え、周りのタンパク質を考慮した計算をロドプシン、イソロドプシンに対して行った。ロドプシンがイソロドプシンに比べて量子収率が高く、反応時間も短いことをシミュレーションにより再現した。ロドプシンでは励起状態においてトラジェクトリが遷移を起こす円錐交差点近傍へ滞りなく近づくのに対し、イソロドプシンでは、行き来しながら時間をかけて円錐交差点へ近づくことがわかった。ロドプシン中の11-cisレチナールを光励起したとき、9-cisレチナールを有するイソロドプシンを生じず、イソロドプシン中の9-cisレチナールを励起したときは、11-cisレチナールを生じなかった。これは気相の計算結果と異なっており、周囲のタンパク質により回転方向が一方向に制約されたためであると考えられる。ロドプシンの効率的な光異性化に重要な役割を果たすのがCys 187とTyr 268であったのに対し、Tyr268はイソロドプシンにおいて、単に回転方向を一方向に制限することにだけ関与していた。Thr 118も異性化の方向に重要であることがわかった。
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Research Products
(42 results)
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[Journal Article] Syntheses, crystal structures and DFT calculations of 2-[4,5-bis(ethylsulfanyl)-1,3-dithiol-2-ylidene]-5-(4,5-diiodo-1,3-dithiol-2-ylidene)-1,3-dithiolan-4-thione and -one2010
Author(s)
K.Ueda, K.Suzuki, K.Suzuki, K.Yoza, T.Ishida
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Journal Title
Physica B
Volume: 405
Pages: S69-S74
Peer Reviewed
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[Journal Article] Fluorescence and chemiluminescence properties of indolylmaleimides : experimental and theoretical studies2010
Author(s)
Manabu Nakazono, Ai Jinguji, Shinkoh Nanbu, Ryoichi Kuwano, Zilong Zheng, Kenichiro Saita, Yuji Oshikawa, Yuta Mikuni, Tatsuhiro Murakami, Yi Zhao, Shigeki Sasaki, Kiyoshi Zaitsu
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Journal Title
Phys.Chem.Chem.Phys.
Volume: 12
Pages: 9783-9793
Peer Reviewed
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