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水溶液における生体分子の機能とその発現機構に関する量子化学的研究

水溶液中生物分子功能及表达机制的量子化学研究

基本信息

批准号：
18031022
负责人：
高橋英明
金额：
$ 3.58万
依托单位：
Osaka 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-18031022/
关键词：
QM MM エネルギー表示自由エネルギータンパク質水溶液電子伝達

项目摘要

我々は、最近、実空間グリッドを基底とするハイブリッド型の第一原理分子法(QM/MM法)と新規な溶液論(エネルギー表示の理論)を組み合わせることによって、効率良く、正確に溶液内の化学過程の自由エネルギー変化を計算する方法を開発した(QM/MM-ER法)。本研究課題の主たる目的は、酵素内の様々な化学過程の自由エネルギー変化を計算するためにQM/MM-ER法を拡張することである。本年度は、タンパク質1b4v中に埋め込まれた補酵素FADの還元反応に伴う自由エネルギー変化をQM/MM-ER法を拡張することによつて計算した。この方法の大きな特徴は、FADに付加する余剰電子1個を溶質と見なすことにある。水、アポタンパク、FADが混合溶媒を形成するとして、これらの溶媒について、エネルギー分布関数を構成し、各溶媒からの還元自由エネルギーに対する寄与を計算した。水分子、アポタンパク、FAD、ADPによる還元自由エネルギーへの寄与は、それぞれ、-57.5kcal/mol,-149.7 kcal/mol,-31.9 kcal/mol,55.1 kcal/molと計算された。また、バルクの水の寄与は、21.0 kcal/molである。FADの還元自由エネルギーは、これらの寄与の単純な和として、-163.1 kcal/molと計算される。このような大きな還元の自由エネルギー変化は、タンパク質全体が+3価に帯電している為である。この計算値は、報告されている実験値、-90.6kcal/molから大きくずれている。実験では、タンパク質の電荷を中和するようなカウンターイオンが含まれていることが、その差の原因と考えられる。また、本年度の後半では、酵素活性サイトのプロトン化状態を決定するための方法論の定式化を行い、プログラム開発を行った。10個の残基からなる最小のタンパク質、シニョリン(iuao)をテスト系として、QM/MM-ERシミュレーションを行った。シニョリンのような小さなタンパク質でも気相中と溶液中の平均構造に大きな違いがあり、それ故に参照系と溶液系のエネルギー分布関数が十分にオーバーラップしないという結果がでた。

We have developed a new method for the calculation of chemical processes in solution by combining the QM/MM method with the QM/MM-ER method. The main purpose of this study is to calculate the free transformation of chemical processes in enzymes by QM/MM-ER method. This year, the QM-ER method is used to calculate the amount of free radical change in the enzyme FAD and the reduction factor in QM-ER. This method is characterized by a large number of electrons added to the FAD, and a solute is added to the FAD. Water, solvent, FAD, solvent mixture, solvent mixture. Water molecule, FAD, ADP, etc., are calculated as-57.5kcal/mol,-149.7 kcal/mol,-31.9 kcal/mol, 55.1 kcal/mol.また、バルクの水の寄与は、21.0 kcal/molである。FAD is free to produce, and is calculated at-163.1 kcal/mol. This is the first time I've ever seen a person who's been in a relationship with someone who's been in a relationship with someone else. The calculated value is-90.6kcal/mol and the reported value is-90.6kcal/mol. The reason for the difference is that the charge of the substance is neutralized. In the second half of the year, the determination of enzyme activity, the formulation of methodologies and the development of processes were carried out. The 10 residues were selected from the group consisting of QM-ER, QM-ER and QM-ER. The average structure in the solution and the mass of the solution is very large, so the relationship between the distribution of the mass of the solution and the reference system is very large.

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Exploration of the reaction path in condensed system

凝聚体系反应路径的探索

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
H.;Takahashi,N. Matubayasi・M.;Nakano
通讯作者：
Nakano

Theoretical Study on the Polarizabilities of Molecules in Solution by the Quantum Mechanical/Molecular Mechanical Approach: Comparison with the Polarizable Continuum Model

用量子力学/分子力学方法理论研究溶液中分子的极化率：与极化连续体模型的比较

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Computing Letters 3
影响因子：
0
作者：
N.Matubayasi;S.Morooka;M.Nakahara;H.Takahashi;H. Takahashi
通讯作者：
H. Takahashi

Computational study on the relative acidity of acetic acid by the QM/MM method combined with the theory of energy representation.

DOI：
10.1021/jp066334d
发表时间：
2007-01
期刊：
The journal of physical chemistry. B
影响因子：
0
作者：
Takumi Hori;Hideaki Takahashi;S. Furukawa;M. Nakano;Weitao Yang
通讯作者：
Takumi Hori;Hideaki Takahashi;S. Furukawa;M. Nakano;Weitao Yang

A Novel QM/MM Method Combined with the Theory of Energy Representation: Free Energy Calculation for the Beckmann Rearrangement Promoted by Proton Transfers in the Supercritical Water

结合能量表示理论的QM/MM新方法：超临界水中质子转移促进的贝克曼重排的自由能计算

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Journal of Chemical Physics 126
影响因子：
0
作者：
H.;Takahashi・K.;Tanabe・M.;Aketa・R.;Kishi・S.;Furukawa・M.;Nakano
通讯作者：
Nakano

Computation of the Reduction Free Energy of Coenzyme in Water. A Novel Approach within the Framework of the QM/MM-ER Method

水中辅酶还原自由能的计算。

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
H.;Takahashi・H.;Ohno・R.;Kishi・S.;Furukawa・M.;Nakano
通讯作者：
Nakano

DOI：
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作者：
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DOI：
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
0
作者：
板谷浩丘;長原和宏;高橋英明;阿相英孝;小野幸子
通讯作者：
小野幸子

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影响因子：
0
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Yoshimori A;et al.;Takahashi H;高橋英明;Genkai N;宇塚岳夫;高橋英明;藪原忠雄;高橋英明;加藤和夫;Uzuka T
通讯作者：
Uzuka T

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DOI：
发表时间：
2004
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Minim. Invasive. Neurosurg. 47・6
影响因子：
0
作者：
Yoshimori A;et al.;Takahashi H;高橋英明;Genkai N;宇塚岳夫;高橋英明;藪原忠雄;高橋英明;加藤和夫;Uzuka T;Aoki H;加藤和夫;加藤和夫;Jin D.;Hori F.;Li F.;Shibata T.;Asahi T.;Li F.;Hirashima Y.;Nagai S.;Hamada H.;Hori E.;Hirashima Y.;Ichsan A.M.;Nishikata M.;Nagahori T.;Endo S.;Hamada H.;Kurosaki K.;Kurimoto M.;Kamiyama H.;Hayashi N.
通讯作者：
Hayashi N.