生体分子中の電子移動とプロトン移動の微視的理論とシミュレーション

生物分子中电子和质子转移的微观理论与模拟

• 批准号: 18031021
• 负责人: 安藤 耕司
• 金额: $ 3.46万
• 依托单位: Kyoto University
• 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18031021/
• 关键词: 生体分子; エネルギー変換; 電子移動; 励起状態ダイナミクス; プロトン輸送; 理論化学; 量子動力学; 非断熱遷移; 金属蛋白質; 光反応

タイプIに属する電子伝達銅タンパク質であるプラストシアニンについて、非経験的分子軌道計算と分子動力学シミュレーションを組み合わせた微視的解析を行い、近年報告された超高速ポンプ・プローブ分光と共鳴ラマン散乱の実験結果と比較しながら議論した。結果を要約すると、(1)Cu-S(Cys)結合伸縮、N(His)-Cu-N(His)変角振動、およびS(Cys)-Cu-N(His)2ピラミッド構造の屈曲運動の3つの分子運動が、基底状態から配位子金属間電荷移動(LMCT)励起状態への励起に最も強く結合する。(2)LMCT状態と基底状態の間のエネルギーギャップは、平均において約8kcal/molよりも近付くことはなく、光励起状態からの失活は、まずd-d励起状態とその下の第一励起状態を経てから、基底状態へ緩和すると予想される。これは、超高速ポンプ・プローブ分光から示唆された結果と整合している。(3)上記の第一回目のポテンシャル交差の後、約500フェムト秒でコヒーレントな回帰が見られ、再度交差点に近づく。この動力学的振舞いは、Cu-S(Cys)結合の開裂とそれに伴うN(His)-Cu-N(His)構造の反作用的応答と最もよく相関する。(4)約500フェムト秒以後は、エネルギーギャップの動力学は乱雑化され、統計平均後には平坦な経時変化を示す。しかしながら、平均化される前の個々の軌道には、ポテンシャル交差を引き起すに十分な大きさの揺らぎが見られる。すなわち、この時間領域では、ランダムな熱的揺らぎによって失活が起こることが示唆される。

タイプIにするelectronics伝达 copperタンパク性であるプラストシアニンについて、Non-経験 molecular orbital calculation and molecular dynamics シミュレーションをAnalysis of the combination of micro-viewing, recent reports, ultra-high-speed spectroscopy, resonance, scattering, and comparison of results and discussions. Result: すると, (1) Cu-S(Cys) bonding stretching, N(His)-Cu-N(His) angle vibration, およびS(Cys)-Cu-N(Hi s) 2 ピラミッド structure の buckling motion の 3 つ の molecular motion が, base state か ら coordination ion intermetallic charge movement (LMCT) excited state へ の stimulating に the strongest も strong combination す る. (2) The LMCT state and the basal state are about 8 kcal/mol and the average level is about 8 kcal/mol. , the light-activated state is deactivated, the d-d-activated state is lowered, the first activated state is を経てから, and the basic state is relaxed and immersed in thoughts.これは, super high-speed ポンプ・プローブSpectral からshows the result of されたとintegration している. (3) After the first turn of the above-mentioned crossing point, return to the crossing point in about 500 seconds, and then cross the point again. The vibration dance of このdynamics, the cracking of Cu-S(Cys) bonding and the reaction of the N(His)-Cu-N(His) structure are related to the most もよく. (4) After approximately 500 フェムト seconds, the kinetics of the エネルギーギャップのfluctuation is changed, and the statistical average is shown as a flat time change.しかしながら, averaged される前の一の路には, ポテンな大きさのらぎが见られる.すなわち, このTime Realm では, ランダムな热揺らぎによって deactivation がrise こることが时憆される.

项目成果

Semiquantal analysis of hydrogen bond

氢键的半定量分析

• 发表时间: 2006
• 期刊: The Journal of Chemical Physics 125
• 作者: H.;Takahashi,N. Matubayasi・M.;Nakano;安藤耕司;安藤 耕司
• 通讯作者: 安藤 耕司

Ligand-to-metal charge-transfer dynamics in a blue copper protein plastocyanin: A molecular dynamics study

• DOI: 10.1021/jp074822v
• 发表时间: 2008-01-17
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B
• 影响因子: 3.3
• 作者: Ando, Koji

Ligand-to-metal charge transfer dynamics in blue copper protein: A molecular dynamics study

蓝铜蛋白中配体到金属的电荷转移动力学：分子动力学研究

• 发表时间: 2008
• 作者: H.;Takahashi,N. Matubayasi・M.;Nakano;安藤耕司;安藤 耕司;安藤耕司
• 通讯作者: 安藤耕司