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DNA2重螺旋におけるCircular Dichroismの理論分光

DNA双螺旋圆二色性的理论光谱

基本信息

批准号：
19029023
负责人：
長谷川淳也
金额：
$ 1.02万
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

量子・古典論を組み合わせた計算手法を開発し、同方法を光機能性蛋白質の励起状態に応用した。レチナール蛋白質はヒトの視覚やバクテリアのプロトンポンプ等で重要な機能を果たすが、蛋白質の環境に応じて、大きく光吸収エネルギーを変化させることが知られている。今回、我々の方法によりレチナール蛋白質の光吸収エネルギーを定量的かつ系統的に計算することに初めて成功した。これにより、レチナール蛋白質の光吸収特性に関する定量的な解析を行うことができた。種々のレチナール蛋白質における励起エネルギーを色素の構造ひずみ、蛋白質の静電的環境、カウンターイオンとの量子的相互作用の3点に分割して解析を行った。その結果、蛋白質との静電的な相互作用がスペクトル・チューニングに最も重要な役割を果たすことが明らかになった。レチナール蛋白質の励起状態は分子内電荷移動性が強いため、蛋白質による静電的な環境を敏感に反映する。レチナール結合サイトの静電環境は蛋白質により異なるため、多様な光吸収エネルギー示す原因になっている。蛍の蛍光色は発色団であるオキシルシフェリンによる。オキシルシフェリンの発光色は化学発光に関する実験結果を基に、ケト・エノール互変異性により説明されてきた。しかし、近年、エノール型への変換が抑制されたケト型オキシルシフェリンの生物発光において、通常の黄緑色発光が観測されて、従来説が疑問視されてきた。我々の方法を蛍の発光に応用し、北アメリカ蛍のケト型ルシフェリンが、化学発光では赤色、生物発光では黄緑色発光することを理論計算により示した。基底・励起状態の電荷分布と蛋白質の静電ポテンシャルの相互作用が発光色の変化に重要な寄与をしていることが明らかになった。更にこの結果を基に、ルシフェリンの分子設計を行った。アミノ酸残基を置換することにより活性中心の静電場を制御し、赤オレンジ色の発色を示すと期待されるミューテーション実験を提案した。

The quantum classical theory combines computational techniques to develop and apply the same methods to the excitation state of photofunctional proteins. The important function of protein is to change the environment of protein, and to change the light absorption of protein. In this paper, our method for the determination of protein absorption and quantitative analysis of the system calculation of the initial success The quantitative analysis of the light absorption properties of these proteins The structure of pigment, electrostatic environment of protein and quantum interaction of protein are analyzed at three points. As a result, the electrostatic interaction between proteins is the most important factor in the development of protein metabolism. The excited state of the protein is reflected in the strong intramolecular charge mobility, electrostatic sensitivity of the protein environment. The electrostatic environment of the binding agent is the cause of protein variation and multiple light absorption.蛍の蛍光色は発色団であるオキシルシフェリンによる。The color of the light is related to the color of the light. In recent years, there has been a change in the type of light that inhibits the biological emission of light, usually yellow-green light, and a change in the color of light. Our method of light emission is based on theoretical calculations of red and yellow light emission. The charge distribution of substrate excitation state and the electrostatic interaction of protein are important for the change of light color. The results of this research are based on molecular design. A proposal was made to control the electrostatic field of the active center by replacing the acid residue.

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Color-tuning in Photobiology: A SAC-CI study(招待講演)

光生物学中的色彩调节：SAC-CI 研究（特邀演讲）

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
H.Nakashima;J.Hasegawa;H.Nakatsuji;J. Hasegawa;長谷川淳也;J. Hasegawa;長谷川淳也;J. Hasegawa;J. Hasegawa;J. Hasegawa
通讯作者：
J. Hasegawa

紅色光合成細菌の反応中心の励起状態と電子移動:電子理論による研究(依頼講演)

紫色光合细菌反应中心激发态与电子转移：基于电子理论的研究（特邀报告）

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
H.Nakashima;J.Hasegawa;H.Nakatsuji;J. Hasegawa;長谷川淳也
通讯作者：
長谷川淳也

Exploring Photobiology with the SAC-CI method(招待講演)

用 SAC-CI 方法探索光生物学（特邀演讲）

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
H.Nakashima;J.Hasegawa;H.Nakatsuji;J. Hasegawa;長谷川淳也;J. Hasegawa;長谷川淳也;J. Hasegawa;J. Hasegawa;J. Hasegawa;J. Hasegawa
通讯作者：
J. Hasegawa

Exploring Photo-Biology and Bio-Spectroscopy with the SAC-CI (Symmetry-Adapted Cluster-Configuration Interaction) Method

使用 SAC-CI（对称自适应簇配置相互作用）方法探索光生物学和生物光谱学