特集「生体分子シミュレーション」
バクテリオロドプシンの分子動画に基づく大規模量子分子動力学法によるプロトン移動反応の解析
2021 年 23 巻 3 号 p. 171-175
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2021 年 23 巻 3 号 p. 171-175
代表的な微生物型ロドプシンであるバクテリオロドプシン（BR）を対象とし，大規模量子分子動力学法を用いて，その一方向的・能動的な光駆動プロトンポンプ機能を担うプロトン移動反応過程の解析を行った．具体的には，2016 年にX 線自由電子レーザーによって撮像されたBR の光反応サイクル中間体に関する分子動画に基づき，BR のL 型中間体におけるシッフ塩基からAsp85 への1 段階目のプロトン移動反応を対象とした分割統治型密度汎関数強束縛（DC-DFTB）メタダイナミクス計算を実行した．その結果，L 型中間体で特異的に出現する内部水分子Wat452 がThr89 を介してAsp85 へとリレー形式でプロトンを受け渡した後，生じた水酸化物イオン（OH−）中間体がシッフ塩基からプロトンを受け取ることにより，1 段階目のプロトン移動反応が進行することが明らかになった．
