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光生物学における分子理論の展開:励起状態理論の開発を基盤として

光生物学分子理论的发展：基于激发态理论的发展

基本信息

批准号：
20038026
负责人：
長谷川淳也
金额：
$ 2.05万
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：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

光生物学の研究対象は、光合成や色覚などの基礎科学的解明から、分子イメージングなどの蛋白質工学に至る広い学問領域において重要になっている。光機能性蛋白質の励起状態の電子構造や色素-蛋白質相互作用は機能発現と密接に関わっており、理論・計算化学の手法を用いて研究することで、物理化学的メカニズムの詳細を明らかにすることができる。我々は高い精度で励起状態を計算できるSAC-CI法と蛋白質を計算できる実際的計算手法であるQM/MM法を結びつけることで、蛋白質中の機能性色素の励起状態について研究を行っている。当該年度に実施した研究の成果は以下の通りである。(1) ヒト色覚に関与する赤・緑・青色光受容体におけるカラー・チューニング機構について、これまでの研究成果を発展させ、カラー・チューニング機構の鍵となるアミノ酸にミューテーション計算を行った。その結果、既報の実験結果を再現することに成功し、提案したメカニズムを確認できた。(2) ホタル・ルシフェリンの発光色制御に関して、これまでの研究で明らかになった発光色の制御メカニズムを基に、赤色発光の可能性のあるミューテーションを提案した。(3) 擬縮退電子系を計算するための単参照理論の開発を行った。幾つかの小分子の結合解離についてのベンチマーク計算の結果、厳密解を良好に再現できた。また、複数のQM領域を用いることが可能なQM/MM法を提案した。

Research objects of photobiology, explanation of basic science of photosynthesis, and moleculesージングなどのProtein engineering is a very important academic field. Photofunctional protein's excited state, electron structure, pigment-protein interaction, functional manifestation, close connection, and theory・The techniques of computational chemistry are used to study the techniques, and the detailed techniques of physical chemistry are used. We use the SAC-CI method to calculate the state of high precision and the protein calculation method. The QM/MM method is used for knotting and research on the excited state of functional pigments in proteins. The results of the research carried out in that year are as follows. (1)ヒト色覚に关 and するRed, Green, Cyan Light Receiver におけるカラー・チューニング Mechanism について, これまでのken The results of the research are the key to the development of the system and the calculation of the key to the system. The result of the report, the result of the report, the reproduction of the result, the success of the proposal, and the confirmation of the proposal. (2)ホタル・ルシフェリンの発光色control に关して、これまでの Research で明らかになった発光色のcontrolメカニズムをbasedに、红発光のpossibilityのあるミューテーションを proposalした. (3) The quasi-retracted electron system is calculated based on the theoretical calculation. The results of the calculation of the binding and dissociation of several small molecules and the decryption of the molecules are good and reproduced. It is possible to use QM/MM method in the field of complex QM.