QM/MM-MC and QM/MM-MD simulations for reactions in solution

溶液中反应的 QM/MM-MC 和 QM/MM-MD 模拟

• 批准号: 18066012
• 负责人: AIDA Misako
• 金额: $ 11.84万
• 依托单位: Hiroshima 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 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18066012/
• 关键词: ab initio MO; MD; MC; シミュレーション; QM; MM; ONIOM; 溶媒効果; 分子軌道法; 分子動力学法; モンテカルロ法; 生体高分子; 水クラスター

The free-energy calculation by perturbation theory based on a mixed-Hamiltonian model (QM/MM) combined with Monte Carlo sampling of the solvent configurations was used to obtain the changes in solvation free energy. We devised a special procedure to analyze the two-dimensional free-energy surfaces to gain unique insight into the differences in the reaction mechanisms between the two systems. Two-dimensional free-energy surfaces are calculated for alkyl chloride/chloride exchange/inversion reactions surrounded by one hundred H_2O molecules as a model of solvent.The NVT ensemble of water cluster is divided into the configurational subsets, which correspond to the topology-distinct H-bond patterns, and the relative molar Helmholtz energies of the H-bond patterns are evaluated. The method is based on the combination of standard Monte Carlo techniques with defined H-bond patterns.We derived and implemented the ONIOM-molecular dynamics method for biochemical applications. The implementation allows the characterization of the functions of the real enzymes taking account of their thermal motion.

自由能计算微扰理论的基础上的混合哈密顿模型（QM/MM）结合Monte Carlo抽样的溶剂配置的自由能的变化被用来获得溶剂化自由能。我们设计了一个特殊的程序来分析二维自由能表面，以获得独特的洞察两个系统之间的反应机制的差异。以100个水分子为溶剂模型，计算了烷基氯/氯离子交换/转化反应的二维自由能面，将水分子团簇的NVT系综划分为对应于不同拓扑氢键模式的构型子集，并计算了氢键模式的相对摩尔Helmholtz能.该方法是基于标准的Monte Carlo技术与定义的氢键模式相结合，我们推导并实现了ONIOM-分子动力学方法的生物化学应用。该实施方式允许表征考虑到它们的热运动的真实的酶的功能。

项目成果

Ab initio ONIOM-Molecular dynamics (MD) study on the deamination reaction by cytidine deaminase

Ab initio ONIOM-胞苷脱氨酶脱氨反应的分子动力学 (MD) 研究

• 发表时间: 2007
• 期刊: J. Phys. Chem. B 111
• 作者: T. Matsubara;M. Dupuis;M. Aida
• 通讯作者: M. Aida

Application of the ONIOM-molecular dynamics method to the chemical reactions. A new theory of chemical reactivity

ONIOM 分子动力学方法在化学反应中的应用。

• 发表时间: 2009
• 作者: Tomonori Yamada;Misako Aida;T. Matsubara
• 通讯作者: T. Matsubara

H-bond pattern di water cluster (H2O)n, n≦8 in finite temperature

有限温度下水分子团(H2O)n的氢键模式，n≤8

• 发表时间: 2009
• 作者: Hidenori Miyamoto;Misako Aida;M. Aida
• 通讯作者: M. Aida

タンパク質の双極子モーメントによる粗視化

通过蛋白质偶极矩进行粗粒度化

• 发表时间: 2009
• 作者: Dai Akase;Misako Aida;宮本秀範;三枝俊亮
• 通讯作者: 三枝俊亮

核酸塩基の異性化過程へのスタッキング相互作用の影響

堆积相互作用对核碱基异构化过程的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: Dai Akase;Misako Aida;宮本秀範;三枝俊亮;Maihemutijiang Jieli;Tomoki Yoshida;Dai Akase;Tomonori Yamada;Shuichi Sakata;Tomoki Yoshida;相田美砂子;坂宗和明;相田美砂子;宮本秀範;岡本拓也;安藤広司;相田美砂子;松原世明;吉田智喜;正木竜太
• 通讯作者: 正木竜太