速度論的Ｈ／Ｄ同位体効果の新規理論解析手法の開発

开发新的H/D同位素动力学效应理论分析方法

基本信息

批准号：
17J08102
负责人：
兼松佑典
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Hiroshima City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

1. 1.MACCHA法の理論開発・テスト計算成果の論文化昨年までの成果である、MACCHA法の理論開発とpositronium hydride (PsH)への応用計算について、論文にまとめChem. Phys. Chem.誌に投稿した。同じく昨年の成果である[FHF]-水素結合クラスタの振動解析結果については別途投稿予定である。2. 2.MACCHA法の速度論的同位体効果への応用のための検討当初の最終目標としていた、酵素反応の速度論的同位体効果の理論解析をMACCHA法を用いて行うためには、まず水素移動反応の遷移状態探索手法が必要であるが、これについては昨年実装した解析的エネルギー二階微分のコードをGaussian16に実装されているBerny探索アルゴリズムと併用することででそれ以上のコードの改変無しで遷移状態探索ができることが確認できた。上記に加えてONIOM法によって酵素等の大規模系を活性部位とそれ以外の部位に分割し、後者に力場や半経験的分子軌道法など低コストなエネルギー評価方法を適用することで計算効率化を行うことも必要になる。こちらもわずかなコード改変でMACCHA法と併用可能であることが小さな分子系ついて確認されたため、酵素反応系を解析するための基盤を一通り整えることができたと考えている。ただし現行の実装ではメモリを冗長に使用する形になっており、開発に使用している計算機ではタンパク質への適用は不可能であった。メモリ使用の効率化については今後の課題としたい。

1. 1. 论文中发表的 MACCHA 方法的理论发展和测试计算结果直到去年为止所取得的 MACCHA 方法的理论发展和对正电子氢化物 (PsH) 的应用计算结果在论文中进行了总结化学。去年也取得的[FHF]-氢键团簇的振动分析结果将单独发布。 2. 2.考虑MACCHA方法在动力学同位素效应中的应用需要一种转移反应的过渡态搜索方法。对此，我们能够确认，通过使用去年实现的解析能量二阶微分代码结合Gaussian16中实现的Berny搜索算法，无需进一步修改代码就可以搜索过渡态。除上述之外，ONIOM方法还可用于将酶等大规模系统划分为活性位点和其他位点，后者可与力场、半经验分子等低成本能量评估方法一起应用轨道方法以提高计算效率也是必要的。我们已经证实，该方法也可以与 MACCHA 方法结合使用，只需对小分子系统进行少量代码修改，因此我们相信我们已经完成了分析酶反应系统的基础知识。然而，当前的实现冗余地使用内存，使得不可能通过用于开发的计算机将其应用于蛋白质。我们希望提高内存使用效率作为未来的问题。