核酸と蛋白質の特異的認識反応に関する量子化学および分子動力学による研究

利用量子化学和分子动力学研究核酸和蛋白质之间的特异性识别反应

• 批准号: 04243222
• 负责人: 相田 美砂子
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: National Cancer Center Research Institute and Research Center for Innovative Oncology, National Cancer Center Hospital East
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04243222/
• 关键词: 非経験的分子軌道法; 分子動力学; 量子化学; 核酸; 蛋白質; 特異的認識反応; 水素結合; コンピューター・シミュレーション

分子の構造や反応機構を明らかにするために、非経験的分子軌道法は非常に強力な手段であるが、巨大な生体高分子の系に非経験的分子軌道法をそのまま適用することはできない。生体高分子は、いくつかの基本ユニットから成り立っている。そこで、まず、生体高分子のモデル化合物間の相互作用エネルギーを非経験的分子軌道法を用いて計算する。次に、それを参照データとして用いて、原子間の距離を変数とするポテンシャルのパラメーターを、最小二乗法を用いてフィットさせることによって得る。が得られれば、それは、巨大な生体高分子の系に容易に適用でき、さらに、それを用いて計算した結果は、非経験的分子軌道法によって計算した結果と同程度の信頼性を持っている。このような性質を持つポテンシャルを用いて生体系に 分子動力学を適用することによって、核酸や蛋白質等の生体高分子の構造や、生体高分子が互いに特異的に認識する機構についての理解を深めることができる。このような目的をもって、非経験的分子軌道法による量子化学計算に基づいて生体系一般に汎用性をもって使用できるポテンシャル系の導出を進めている。今年度は、これまでに得ているポデンシャル系に金属イオンのパラメーターを追加するために、生体高分子のモデル化合物と金属カチオンの間のいろいろなコンフォメーションにおける相互作用エネルギーを、非経験的分子軌道法によって求めた。また、生体高分子は実際には水溶液中に存在する、そこで、水溶液中におけるペプチドの構造、および、その周辺の水の構造についての分子動力学法による計算を、これまでに得たポテンシャルを用いて行った。その結果、水溶液中において、生体高分子とその周辺の水分子とが水素結合系を形成して構造をつくっている様子が見出だされた。

The molecular orbital method is a very powerful tool for molecular structure and reaction mechanism. Bio-polymer The interaction between organic and inorganic polymers was calculated by the non-molecular orbital method. Second, the number of reference points, atomic distances, and the least squares method. The results of the molecular orbital method are easy to apply, and the reliability of the molecular orbital method is the same. The structure of biological polymers, such as nucleic acids and proteins, and the specific understanding of biological polymers. The purpose of this study is to develop a molecular orbital method for quantum chemical calculations, which is generally used to derive molecular orbital systems. In this year, the molecular orbital method for the interaction of organic polymers and metal compounds was added. The molecular dynamics method for the calculation and application of the structure of organic polymers in aqueous solutions As a result, water molecules in aqueous solutions, organic polymers and water molecules in the periphery of the water element binding system form a complex structure.

项目成果

M.Aida,G.Dorongiu and E.Clementi: "Ab initio Force Field for Simulations of Proteins and NucleicAcids" International Journal of Quantum Cemistry. 42. 1353-1381 (1992)

M.Aida、G.Dorongiu 和 E.Clementi：“从头算力场模拟蛋白质和核酸”国际量子化学杂志。

M.Aida,G.Corongiu and E.Clementi: "Ab initio Force Field for Simulations in Aqueous Solution of Biological Molecules" Proceedings of the International Symposium on Advanced Computing for Life-Science. 61-63 (1992)

M.Aida、G.Corongiu 和 E.Clementi：“生物分子水溶液模拟的从头算力场”生命科学高级计算国际研讨会论文集。

M.Aida,G.Corongiu and E. Clementi: "Ab initio force field for simulations of proteins and nucleic acids:Application to molecular dynamic simulations in aqueous solution" Proceedings of the Second International Conference on Computer Applications to Materi

M.Aida、G.Corongiu 和 E. Clementi：“蛋白质和核酸模拟的从头算力场：水溶液中分子动力学模拟的应用”第二届材料计算机应用国际会议论文集