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14 巻, 4 号
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連載
  • 電子状態理論の初歩
    III
    志賀 基之
    2012 年 14 巻 4 号 p. 178-181
    発行日: 2012/10/31
    公開日: 2013/12/31
    DOIhttps://doi.org/10.11436/mssj.14.178
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    近年の大型並列計算機の発展とともに分子シミュレーションと電子状態計算を統合した第一原理シミュレーションが普及し，国際標準になりつつある．これを用いて，従来では扱えなかった複雑な化学反応動力学や，光吸収や電磁場応答のような電子状態由来の物性などを対象に，さまざまな応用研究が広まっている．本稿では，電子状態理論の基礎をなすHartree-Fock 法について，分子シミュレーションとの接点を少し意識しながら再考したい．
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最近の研究から
  • 生体分子表面の水分子の滞在時間はどのようにして決まるのか
    米谷 佳晃, 河野 秀俊
    2012 年 14 巻 4 号 p. 182-186
    発行日: 2012/10/31
    公開日: 2013/12/31
    DOIhttps://doi.org/10.11436/mssj.14.182
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    生体分子表面は複雑であり，それゆえ水のダイナミクスは多様である．水分子の生体分子表面滞在時間は，数psから数100 psまで様々であるが，その違いはどのようにして生じるのであろうか．筆者らは，様々な塩基配列をもつＤＮＡを対象にした分子動力学シミュレーションから，ＤＮＡと水の水素結合様式とＤＮＡ表面の構造揺らぎが，水分子の滞在時間に関係していることを明らかにした．そこでは，Laage-Hynesにより示された水素結合組換えのメカニズムとの接点も明らかになった．今後，タンパク質の場合なども含め，水分子の滞在時間を統一的に理解し，表現していくためには，これまで示唆されてきた表面の形状と電気的性質の影響も考慮しなければならない．
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  • イオン液体中におけるベンゼン分子の回転ダイナミクス：分子動力学シミュレーションによるアプローチ
    八坂 能郎, 松林 伸幸, 中原 勝
    2012 年 14 巻 4 号 p. 187-190
    発行日: 2012/10/31
    公開日: 2013/12/31
    DOIhttps://doi.org/10.11436/mssj.14.187
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    イオン液体と分子性液体（一般の有機溶媒）の大きな違いは緩和の時間スケールとその関数形にみられる．分子性液体中における緩和は単一の指数関数（デバイモデル）でよく近似できるのに対して，イオン液体中では，短い時間スケールの速い緩和とそれより数桁遅い緩和が共存する．本研究では，溶媒が電荷をもつことによって，なぜ緩和の関数形が大きく変化するのかを分子動力学シミュレーションによって理解することを試みた．シミュレーションからは，電荷をもつ溶媒，すなわちイオン液体中では，分子全体の回転運動が，分子内のローカルな運動に比べて著しく減速されることで，遅い運動と速い運動が混合した緩和過程を示すことが示唆された．
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博士論文紹介
  • 3次元RISM理論に基づくドラックデザインへ向けた解析手法の開発と応用
    清田 泰臣
    2012 年 14 巻 4 号 p. 191-195
    発行日: 2012/10/31
    公開日: 2013/12/31
    DOIhttps://doi.org/10.11436/mssj.14.191
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    液体の統計力学に基づいた理論である3D-RISM理論は，これまでにも多くのタンパク質の分子認識機構に適応され，成功例をあげてきた．これは，3D-RISM理論によって生体中における環境，すなわち溶媒となる水を統計力学的に取り込むことができ，その上で認識される分子の分布関数を得ることができたためである．分布関数で分子認識機構を議論することの利点は，明示的な原子モデルを使ったドッキングとは異なり，配置の統計性が保証されている点にある．しかしながら，これまでの3D-RISM理論では，リガンド分子が大きくなると方程式の要請により解くべき変数が増大し，計算が困難になるという難点あった．この問題は近年，uu- 3D-RISM法として解決された．本稿では，このuu- 3D-RISM法を用いた成功例として，創薬分野でのモデル系の一つとされているホスホリパーゼA2－アスピリン系に適応した結果を解説する．
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  • シャペロニンGroELによる基質タンパク質の挿入と放出のメカニズムの解明：溶媒和の観点から
    天野 健一
    2012 年 14 巻 4 号 p. 196-202
    発行日: 2012/10/31
    公開日: 2013/12/31
    DOIhttps://doi.org/10.11436/mssj.14.196
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    生体系において溶質の微細孔への挿入や放出は重要な役割を担っている．本研究では，その一つの例としてシャペロニンGroELに注目し，それによる基質タンパク質の挿入と放出のメカニズムの解明に取り組んだ．理論計算には液体の統計力学 （3D-OZ-HNC）を用い，単純なモデルを用いて基質タンパク質とGroEL間の（溶媒を介在する事による）平均力のポテンシャルを計算・解析した．挿入においては溶媒のエントロピックな性質が，放出においては溶媒のエナジェティックな性質が重要な役割を担っている事が判明した．
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