Real-time analyses of proton-coupled electron transfer reactions : Quantal cumulant dynamics
Real-time analyses of proton-coupled electron transfer reactions : Quantal cumulant dynamics
批准号:
20750004
负责人:
SHIGETA Yasuteru
金额:
$2.0万
依托单位:
依托单位国家:
日本
项目类别:
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份:
2008
资助国家:
日本
项目状态:
已结题
起止时间:
2008 至 2009
中文摘要
该提案的目的是实时分析质子耦合电子和电子耦合质子转移反应。我们发展了一种基于海森堡运动方程的量子动力学方法,称为QCD方法和QM/MM分子动力学方法。(1)本文对芘脱氧尿苷在质子和非质子溶剂中进行了QM/MM分子动力学模拟。与溶质分子氢键结合的溶剂分子增强了电子转移反应活性。此外,另一种溶剂分子有助于形成芘和脱氧尿苷基团的桥接结构,从而增强电子转移。(2)为了扩大QCD方法的适用范围,我们发展了基于分布函数的方法和计算量子关联函数的技术。我们将其应用于研究鸟嘌呤-胞嘧啶碱基对质子转移反应的量子同位素效应。(3)我们还对蛋白质环境中的电子耦合质子转移反应进行了第一性原理分析,发现多个质子态在质子跨膜转运过程中起着关键作用。
英文摘要
The aim of the proposal is a real-time analysis of proton-coupled electron and electron-coupled proton transfer reactions. We develop a novel quantum dynamics method based on Heisenberg' equation of the motion, which is referred as QCD method, and QM/MM molecular dynamics methods. (1) We perform QM/MM molecular dynamics simulation of pyrene-deoxyuridine in protonic and non-protonic solvent environment. Solvent molecules, which are hydrogen-bonded to a solute molecule, enhance the electron transfer reaction activity. Moreover, another solvent molecule assist to form a bridged structure of pyrene and deoxyuridine groups that results in the enhancement of the electron transfer. (2) In order to enlarge the applicability of the QCD method, we develop the distribution function based method and the techniques for the calculation of quantum correlation functions. We applied it to investigate quantum isotope effects on the proton transfer reactions in a guanine-cytosine base pair. (3) We also performed the first principle analysis of electron-coupled proton transfer reaction in protein environment and found that multiple protonic states play a key role in proton transport process across membrane proteins.
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キュミュラントによる量子動力学
具有累积量的量子动力学
DOI:
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发表时间:
2008
期刊:
影响因子:
--
作者:
[関根泰, 風間淳, 松方正彦, 菊地英一, K.Takanashi, Y. Shigeta]
通讯作者:
Y. Shigeta
Structural Stability of Artificial DNA : Theoretical Study
人工 DNA 的结构稳定性:理论研究
DOI:
--
发表时间:
2010
期刊:
影响因子:
--
作者:
[H. Morita, et.al., Y.Shigeta]
通讯作者:
Y.Shigeta
金属イオンを含む人工DNAの理論的研究
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DOI:
--
发表时间:
2008
期刊:
影响因子:
--
作者:
[関根泰, 高松遥, 千原崇弘, 坂本裕貴, 松方正彦, 菊地英一, A. Kudo, T. Matsui]
通讯作者:
T. Matsui
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DOI:
--
发表时间:
2009
期刊:
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影响因子:
--
作者:
[T. Matsui, T. Sato, Y. Shigeta, K. Hirao]
通讯作者:
K. Hirao
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DOI:
--
发表时间:
2009
期刊:
影响因子:
--
作者:
[重田育照, 神谷克政]
通讯作者:
神谷克政
共 32 条
Quantum chemical studies on a cooperative proton and electron transfer reaction in protein
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批准号:22685003
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项目类别:Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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资助金额:$13.15万
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财政年份:2010
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负责人:SHIGETA Yasuteru
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依托单位:
海外基金