生体分子の構造と光応答の相関に対する非断熱遷移動力学法によるアプローチ

生物分子结构与光响应之间相关性的非绝热转变动力学方法

• 批准号: 24550021
• 负责人: 石田 俊正
• 金额: $ 3.49万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2013-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-24550021/
• 关键词: ロドプシン; 光異性化; 反応動力学; シミュレーション; インドリルマレイミド

生体分子では、小さな構造の違いが大きな刺激応答の違いになって現れてくることがある。たとえば、ロドプシンとイソロドプシンとでは、クロモファオであるレチナール分子が11-cisであるか9-cisであるかの違いがあるのみであるのに、光応答性が大きく異なる。本研究ではこのような構造の相違による光応答の違いをわれわれの開発してきた、電子状態間の遷移を正確に考慮できるab initio動力学法を用いて解明していくことを目的とする。すでに、光応答性の違いを反応シミュレーションで再現し、その違いがクロモファアの動力学の違いによることを明らかにしていたが、その違いが、異性化の際にねじれの起こる位置のまわりのタンパク質による立体障害の違いに基づくことを、詳細なシミュレーション結果の解析から明らかにした。また、静的な反応経路から予測される捩れ運動よりも、実際の運動のほうがおおきくなることがあきらかになった。さらに、WeissとWarshelが提案した、励起状態でcis型とtrans型の構造変化が何度も起こり、trans型へと構造変化するときに励起状態から基底状態へ遷移するとtrans型ができるとするモデルは正しくなく、遷移の際のcis型、trans型への分岐比が重要であることを本研究は示した。ほかに、インドリルマレイミド誘導体の光異性化のシミュレーションを行い、二価アニオンが発光に関わっていることを明らかにした。本研究は事情により、１年で終了することになったが、構造－光応答の一般的な描像の確立に向けての一歩を踏み出せたと考えている。

The structure of biological molecules is different from the structure of biological molecules.たとえば、ロドプシンとイソロドプシンとでは、クロモファオであるレチナール分子が11-cisであるか9-cisであるかの违いがあるのみであるのに、光応答性が大きく异なる。In this study, the structure of the structure of the phase of the optical response, the opening of the electronic state, the transfer of the correct consideration, ab initio dynamics method to solve the problem The analysis of the results of the analysis of the results of the analysis of the analysis of the results of the analysis of the The movement of the object is not measured, but measured. This study shows that the structural transformation of cis-type and trans-type in the excitation state, the structural transformation of cis-type and trans-type in the excitation state, the structural transformation of trans-type and the structural transformation of trans-type in the excitation state, the structural transformation of trans-type and the differentiation ratio of cis-type and trans-type in the migration state are important. The light source of the light source is the light source. This study is a step forward in the establishment of general image of tectonic-optical response at the end of one year.

项目成果

A non-adiabatic QM/MM trajectory approach to photoisomerization of rhodopsin and isorhodopsin. The origin of faster and more efficient isomerization in rhodopsin

视紫红质和异视紫红质光异构化的非绝热 QM/MM 轨迹方法。

• 发表时间: 2012
• 作者: CHUNG;Wilfredo Credo; ISHIDA;Toshimasa; NANBU;Shinkoh; NAKAMURA;Hiroki
• 通讯作者: Hiroki

蛍光性分子の光化学動力学

荧光分子的光化学动力学

• 发表时间: 2012
• 作者: 村上龍大;Kondorskiy Alexey;石田俊正;南部伸孝
• 通讯作者: 南部伸孝

Semiclassical Simulations of Nonadiabatic Chemical Dynamics

非绝热化学动力学的半经典模拟

• 发表时间: 2012
• 作者: Tomohiko Okada;Junpei Oguchi;Kenichiro Yamamoto;Takashi Shiono;Masahiko Fujita;Taku Iiyama;S. Yamada and H. Sekino;Shinkoh NANBU
• 通讯作者: Shinkoh NANBU

QM/MM Trajectory Surface Hopping Approach to Photoisomerization of Rhodopsin and Isorhodopsin: The Origin of Faster and More Efficient Isomerization for Rhodopsin

• DOI: 10.1021/jp212378u
• 发表时间: 2012-07-19
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B
• 影响因子: 3.3
• 作者: Chung, Wilfredo Credo;Nanbu, Shinkoh;Ishida, Toshimasa
• 通讯作者: Ishida, Toshimasa

A model theoretical study on ligand exchange reactions of CooA

CooA配体交换反应的模型理论研究

• DOI: 10.1039/c3cp43253j
• 发表时间: 2014
• 期刊: Phys. Chem. Chem. Phys
• 作者: T. Ishida;S. Aono
• 通讯作者: S. Aono