水溶液中における生体分子の酸化・還元反応およびダイナミックスに関する理論的研究

水溶液中生物分子氧化/还原反应及动力学的理论研究

• 批准号: 05F05121
• 负责人: 相田 美砂子
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05F05121/
• 关键词: 量子化学計算; 核酸塩基; 核酸塩基-水錯体; ウラシル; L-Jパラメーター; 分子間ポテンシャル; 分子動力学計算; モンテ・カルロシュミレーション

核酸塩基・塩基対に多数の水分子を水和させたクラスターを対象に、量子化学計算(QM)と分子動力学(MM)を組み合わせ、水和構造とその温度依存性を調べる。1)Uracilと水分子nを量子化学的に取り扱い、(100-n)の水分子には古典的力場を用い(MM)、構造最適化を行った。古典系と量子系を結びつける相互作用にはGaoらのパラメーターを使って予備計算を行った。その結果、既成のパラメーターを用いると、特に水素結合の方向性に、量子化学計算と大きな食い違いが生じることが明らかになった。2)そこで、核酸塩基分子と水分子間の相互作用エネルギーを表現する分子間ポテンシャル関数を決め直すことから始めることとした。3)参照系として、uracil-(H_2O)_n(n=1から7)、cytosyne-(H_2O)_1、thymine-(H_2O)_1、guanine-(H_2O)_1、adenine-(H_2O)_1の多くの異性体を選び、MP2/6-31G*計算を行い、その結果を出来るだけ再現するように、分子間相互作用パラメーター(L-Jパラメーター)を決定した。参照系の選択には意図的に非直線な水素結合をしている異性体を取り入れていた。4)その結果、平均2乗誤差を核酸塩基と水の結合エネルギーについて1.3kcal/mol、水素結合距離について0.06A、水素結合角について4.0°にまで小さくすることが出来た。これらの成果の上に立ち、(100-n)の水分子に囲まれた核酸塩基-(H_2O)_nに対するQM/MM分子動力学計算を進めている。

Nucleic acid groups and molecules are related to most water molecules, such as water molecules, quantum chemical calculations (QM), molecular dynamics (MM), and temperature dependence. 1)Uracil and water molecules n are selected from quantum chemistry,(100-n) and water molecules are used in classical force fields (MM), and structural optimization is performed. The classical system and quantum system are connected and interact with each other to prepare calculations. The results of quantum chemistry calculation show that the quantum chemistry of water is very important. 2) Intermolecular interaction between nucleic acid and water molecules 3)Reference frame, uracil-(H_2O)_n(n=1), cytosyne-(H_2O)_1, thymine-(H_2O)_1, guanine-(H_2O)_1, adenine-(H_2O)_1, MP2/6- 31G * calculation, result reproduction, intermolecular interaction, etc. The reference frame is selected from the non-linear elements and the heteromorphic elements are extracted from the reference frame. 4) The results show that the average 2 ° error is 1.3kcal/mol, the binding distance of water element is 0.06A, and the binding angle of water element is 4.0°. The molecular dynamics calculation of QM/MM for (100-n) water molecules was carried out.

项目成果

Quantum chemical study of the interaction of the short-chain poly(oxyethylene)s CH3(OCH2CH2)(m)OCH3(ClEmC1;m=1 and 2) with a water molecule in the gas phase and in solutions

气相和溶液中短链聚氧乙烯 CH3(OCH2CH2)(m)OCH3(ClEmC1;m=1 和 2) 与水分子相互作用的量子化学研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: J. Phys. Chem. A 110・3
• 作者: Ziping Cao;Kensuke Sassa;Shigeo Asai;Toshiaki Matsubara;S.A.Wahab
• 通讯作者: S.A.Wahab

BSSE-corrected Three-body Interaction Energy in the Recognition of GC Base Pair by Asparagine

天冬酰胺识别 GC 碱基对时的 BSSE 校正三体相互作用能

• 发表时间: 2007
• 期刊: Chemistry Letters 36・1
• 作者: H.;Kizaki;Y.;Matsumoto;H.;Ban;K.;Morishita;S.;Wada;K.;Tanaka;伊藤 英司;T.Yoshida
• 通讯作者: T.Yoshida

A quantum chemical study of the catalysis for cytidine deaminase: Contribution of the extra water molecule

• DOI: 10.1021/ci050479k
• 发表时间: 2006-05-01
• 期刊: JOURNAL OF CHEMICAL INFORMATION AND MODELING
• 影响因子: 5.6
• 作者: Matsubara, Toshiaki;Ishikura, Masashi;Aida, Misako
• 通讯作者: Aida, Misako

Population of 6-Enol Form is Higher in 8-Oxoguanine than in Guanine

8-氧代鸟嘌呤中的 6-烯醇形式数量高于鸟嘌呤

• 发表时间: 2006
• 期刊: Chemistry Letters 35・8
• 作者: Isozaki;Y.;T.Yoshida
• 通讯作者: T.Yoshida

The relations of bond length and force constant with the potential acting on an electron in a molecule.

• DOI: 10.1021/jp053642n
• 发表时间: 2005-10
• 期刊: The journal of physical chemistry. A
• 作者: Dong‐Xia Zhao;Li-Dong Gong;Zhong-Zhi Yang