生体高分子・溶液系に於ける電子・プロトン移動のダイナミックスの機構

生物聚合物/溶液系统中电子/质子传递动力学机制

• 批准号: 00F00115
• 负责人: 大峰 巖 (2002)
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00F00115/
• 关键词: 光合成; プロトン移動; 電子移動; 水; 蛋白質の場; キノン分子; 非経験的分子軌道法; QM; MM法

Pingale氏は光合成反応中心に於ける、電子移動やプロトン移動機構、それに及ぼす水のネットワークの影響を調べてきた。具体的には量子化学計算と分子場近似を組み合わせたQM/MM法を用いて、蛋白質の場が電荷(電子・プロトン)の移動に伴って如何に変化し、キノン分子の移動を引き起こし、光合成反応が如何に進むのかを調べた。特に、このキノンが途中で180度回転することが実験で示唆されているので、この回転エネルギーバリアーを解析した。(1)相当大きな部分系を切り出し、そこに於けるキノンの回転に関するバリアーエネルギーをQM〔非経験的分子軌道法〕を用いて調べ、(2)全タンパク質の影響を入れるためのプログラム環境の構築のため、アンバー・タンパク質計算プログラムと、非経験的分子軌道計算法を融合させた新しいQM/MM法の開発を完成させた。これをもとに、周りのタンパク質の場、タンパク質の揺らぎの影響をいれたバリアーを計算した。その結果、まず電子移動によって、一個目のプロトンがキノンに移動、深くした後、キノンが180度回転し、二個目のプロトンがほぼ一個目と同じ経路を通り移動し、キノンに付着する機構が考えられ、そのキノンの回転エネルギー障壁は、実験が示すエネルギー障壁の高さとほぼ一致することが分かった。このキノンの回転の経路に沿って、周りのタンパク質がキノンに及ぼす相互作用の成分を解析し、どの成分が主に障壁エネルギーに関与しているかを明らかにした。さらに、生体高分子の反応部の電子状態にタンパク質の揺らぎの効果を取り入れ自由エネルギーの反応経路に沿った変化を計算する予定である。現在、以上の結果を2編の論文にまとめている所であり、まもなく完成する。

Pingale's は photosynthetic anti 応 に center on け る, electronic mobile や プ ロ ト ン mobile mechanism, そ れ に and ぼ す water の ネ ッ ト ワ ー ク の influence を adjustable べ て き た. Specific に と は quantum chemical calculation on the molecular field approximation を group み close わ せ た QM/MM method を い て, protein の が charge (electronic プ ロ ト ン) の mobile に with っ て how に - し, キ ノ ン molecular の mobile を lead き こ し, photosynthetic 応 が how に into む の か を adjustable べ た. に, こ の キ ノ ン が で 180 degrees on the way back to the planning す る こ と が be 験 で in stopping さ れ て い る の で, こ の back planning エ ネ ル ギ ー バ リ ア ー を parsing し た. (1) a considerable き な cut part is を り し, そ こ に in け る キ ノ ン の back planning に masato す る バ リ ア ー エ ネ ル ギ ー を QM (non 経 験 molecular orbital method; を with い て べ, (2) the whole タ ン パ ク qualitative の influence を into れ る た め の プ ロ グ ラ ム environment の construct の た め, ア ン バ ー · タ ン パ ク qualitative calculation プ ロ グ ラ ム と, non 経 験 points The suborbital calculation method を integrates させた, and the new <s:1> QM/MM method <s:1> is developed を to complete させた. こ れ を も と に, zhou り の タ ン パ ク の field, タ ン パ ク qualitative の 揺 ら ぎ の influence を い れ た バ リ ア ー を computing し た. そ の results, ま ず electronic mobile に よ っ て, a mesh の プ ロ ト ン が キ ノ ン に mobile, deep く し た, キ ノ ン が 180 degrees to planning し, two eyes の プ ロ ト ン が ほ ぼ one eye と じ 経 road を り mobile し, キ ノ ン に pay the す る institutions が exam え ら れ, そ の キ ノ ン の back planning エ ネ ル ギ ー barrier は, be 験 が shown す エ ネ ル ギ ー barrier The wall <s:1> height さとほぼ is consistent する とが とが score った った. こ の キ ノ ン の back planning の に 経 road along the っ て, zhou り の タ ン パ ク qualitative が キ ノ ン に and ぼ す の composition analytical し を, interaction between ど の composition が main に barrier エ ネ ル ギ ー に masato and し て い る か を Ming ら か に し た. さ ら に, living body polymer の anti 応 の electronic state に タ ン パ ク qualitative の 揺 ら ぎ の unseen fruit を take り れ free エ ネ ル ギ ー の anti 応 に 経 road along the っ た variations change を computing す る designated で あ る. Now, the above <s:1> results を2 are completed in the にまとめて る る る る なく なく なく する する.