2021年4月 - 2023年3月
不均一環境下での分子会合過程を解析するための新規理論手法開発
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究 若手研究
本年度は,2分子反応理論の一つである再帰確率理論と分子動力学(MD)シミュレーション法に基づいて,ホスト-ゲスト分子会合過程に対する速度定数を分子レベルで計算・解析する理論的手法を開発した.新規手法では,ホスト,ゲスト分子が解離した状態,2分子が拡散により接近して形成される中間状態,およびゲスト分子がホスト分子の結合ポケット内部に挿入されて形成される会合状態からなる3状態モデルを考える.再帰確率理論に基づくと,中間状態-解離状態間の平衡定数K*,中間状態から結合状態へ状態変化するときの速度定数k_ins,および初期時刻0で中間状態に存在していたゲスト分子が時刻tで再度中間状態に見出される確率(再帰確率)P(t)を用いて,会合過程全体の速度定数k_onが数式的に表現される.つまり,中間状態の熱力学的性質(K*)と動力学的性質(k_ins,P(t))の両方の観点から,会合キネティクスを系統立てて解析することができる.さらに,再帰確率理論は,他の多くの理論とは異なり系の均一性を仮定する必要がないため,混雑環境など不均一系での分子会合キネティクスへの展開が期待できる.新規手法の適用例を以下に示す.
(1)β-シクロデキストリン(ホスト)とゲスト分子(アスピリン,1-ブタノール)からなるホスト-ゲスト系への適用,得られた速度定数は実験値と概ねよい一致を示しており,またアスピリンの方が1-ブタノールの場合よりも速度定数が大きいという実験結果を再現できた.上記で述べた系統的解析により,アスピリンが1-ブタノールよりも会合の速度定数が大きい理由が,β-シクロデキストリン-アスピリン中間状態が1-ブタノールよりも安定であるためであることを示せた.
(2)タンパク質(FKBP)-リガンド(4-ヒドロキシ-2-ブタノン)結合過程への適用.得られた速度定数はMD法の先行研究の値とよく一致していた.
(1)β-シクロデキストリン(ホスト)とゲスト分子(アスピリン,1-ブタノール)からなるホスト-ゲスト系への適用,得られた速度定数は実験値と概ねよい一致を示しており,またアスピリンの方が1-ブタノールの場合よりも速度定数が大きいという実験結果を再現できた.上記で述べた系統的解析により,アスピリンが1-ブタノールよりも会合の速度定数が大きい理由が,β-シクロデキストリン-アスピリン中間状態が1-ブタノールよりも安定であるためであることを示せた.
(2)タンパク質(FKBP)-リガンド(4-ヒドロキシ-2-ブタノン)結合過程への適用.得られた速度定数はMD法の先行研究の値とよく一致していた.
- ID情報
-
- 課題番号 : 21K14589
- 体系的課題番号 : JP21K14589
この研究課題の成果一覧
絞り込み
論文
1-
J. Chem. Phys. 155(20) 204503 2021年 査読有り筆頭著者責任著者