反応経路解析を応用した超解像イメージングプローブ開発法の確立

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本年度では、まず初めに昨年度で確立したHMR類の分子内環化反応速度の予測法の適用範囲を広げるべく、さらなる理論的考察を行った。昨年度までに考案していた方法では、スピロ環化反応を担う求核性官能基としてhydroxymethyl基を有するものしか計算を行うことはできなかった。そこで、この方法を元にaminoxymethyl基を有する誘導体群にも適用できるようにモデルの拡張を行い、正確な自由エネルギー計算を実現する溶媒効果の見積もり等の条件を最適化した。さらに昨年度に報告した黄色蛍光を有する新規超解像イメージングプローブについて合成及びタグタンパク質へのラベル化を用いた生細胞超解像イメージングに成功し、タンパク質への結合のさせ方の違い（タグリガンドの伸長方向・位置への依存性など）についても興味深い知見を得た。これらと並行して、量子化学計算プログラムであるGaussian09を効率的に運用するためのpythonプログラムを開発し、発展的な解析を行った。一つ目に、計算法における水和配置の蓋然性検証のため、色素周辺の溶媒水分子の作用をランダムモンテカルロ法により最大化するプログラムを開発し、これをもって昨年度までに開発してきた方法が計算方法の制約の下で最適な方法であることを示した。二つ目に、算出された自由エネルギーの導出過程を詳しく要素分解し、化合物の誘導体化によるスピロ環化特性への影響が大きい位置を判断するプログラムを開発した。これを用いて、これまで誘導体化の例が少なかった置換位置の効果を見積もり、実際に合成して一致を見ることによってこれまで知られてこなかった分子設計戦略の発見に繋げた。