当センターを利用した研究成果の紹介

二価カチオンによるイオンチャネルの活性阻害機構の解析

神経活動はイオンチャネルによって複雑な調節を受けています。本研究では、イオンチャネルのイオン透過を二価カチオンが阻害する様子を分子動力学シミュレーションで再現し、その阻害機構を解明しました。イオンチャネルの内腔に親水的な環境を導入することで二価カチオンが安定して存在することができる様子が観察されました。この二価カチオンの滞留により、イオン電流が生じにくくなるということが明らかになりました。本成果は多価イオンの分子動力学シミュレーションでの再現などについても新たな知見を提供します。

K. Irie, Y. Oda, T. Sumikama, A. Oshima, Y. Fujiyoshi, Nat. Commun., 14, 4236 (2023).

細胞内でリン光を発する金銀ナノクラスター

発光性金属ナノクラスターは，配位子構造や金属の種類・核数や配列により，クラスター構造に特異な物性が発現することが期待される。本研究では，含窒素複素環状カルベン（NHC）配位子を用いた炭素中心金銀（CAu6Ag2）クラスターを設計・合成し，このクラスターが溶液中で強いリン光を発光することを見出し，NHC配位子がリン光発光に寄与することを理論計算により明らかにした。スピン軌道相互作用を含む解析によって発光速度定数を算出し，最小エネルギー交差点へのエネルギー障壁で量子収率を議論した。さらに，この発光寿命の長いリン光性金銀クラスターを細胞イメージングに用いたところ，細胞への取込みの経路や特定の小器官に選択的に局在することが明らかになり，従来のホスフィン配位子の非選択的な取込みとは異なる優れた機能が確認された。
Z. Lei, M. Endo, H. Ube, T. Shiraogawa, P. Zhao, K. Nagata, X.-L. Pei, T. Eguchi, T. Kamachi, M. Ehara, T. Ozawa, M. Shionoya Nature Commun. 13, 4288-1-9 (2022).

新型コロナウイルスのRNA依存性RNAポリメラーゼにおけるレムデシビルのバケツリレー

新型コロナウイルスの遺伝子を複製するタンパク質（RNA依存性RNAポリメラーゼ）にレムデシビルが取り込まれる過程を分子動力学シミュレーションで解明しました。レムデシビルにはマイナス電荷を持つリン酸基があり、RNAポリメラーゼの結合サイトにはMg2+イオンがあります。さらにRNAポリメラーゼにはプラス電荷を持つアミノ酸であるリジン残基が結合サイトに向かって一列に並んでいます。リジン残基がレムデシビルのリン酸基を引きよせ、それを隣のリジン残基に受け渡すことを繰り返しながら、バケツリレーのように薬剤を結合サイトに運んでいることが明らかになりました。

S. Tanimoto, S. G. Itoh, and H. Okumura: Biophys. J. (2021), DOI: 10.1016/j.bpj.2021.07.026, “Bucket brigade” using lysine residues in RNA-dependent RNA polymerase of SARS-CoV-2

生体分子マシンの機能ダイナミクスのシミュレーション

機能ダイナミクスは、生体分子マシンが働く仕組みを理解する上で必要不可欠である。例えば、膜輸送タンパク質（トランスポーター）は、内向き開構造と外向き開構造の間をいったりきたりすることで、膜をこえた基質輸送を行っている。このような生体分子マシンの全原子モデルでのシミュレーション系は数十万原子数にも及び、機能発現にかかる時間ミリ秒スケールの直接的なシミュレーションは困難であるが、ダイナミクスの促進や遷移ダイナミクスを集中的にサンプリングする手法によって、機能発現の瞬間の分子メカニズムを解明している。
K. Okazaki, D. Wöhlert, J. Warnau, H. Jung, Ö. Yildiz, W. Kühlbrandt and G. Hummer, Nat. Commun. 10, 1742 (2019)

第一原理反応ダイナミクスと反応経路自動探索

化学反応は固有反応座標（IRC）に沿って起こるのか？ 金5量体に対しab initio MD計算による古典軌道をグローバル反応経路地図上にマッピングして動的経路を解析し、反応経路跳躍の概念を提案。

T. Tsutsumi, Y. Harabuchi, Y. Ono, S. Maeda, and T. Taketsugu, Phys. Chem. Chem. Phys., 20, 1364 (2018).

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新着情報

2023-09-25 第13回 量子化学スクール

　2023年12月5－7日の日程で「第13回量子化学スクール」を開催します。今年度も、参加者と講師の先生方との交流の機会を考慮してハイブリッド開催とします。講義は量子化学を基礎から学んで頂ける内容になっており、量子化学の経験や専門知識は前提としていません。最近のトピックスとして量子コンピュータやインフォマティクスの講義もございます。 現地ではポスター発表の機会もございますので、皆様の研究発表を期待しています。これから量子化学を始めようとしておられる学部生や大学院生、量子化学プログラムを使用してみたい実験研究者や企業研究者など、幅広い分野からのご参加をお待ちしています。 現地参加いただいた方には、修了証を発行します。部分的な参加も歓迎いたします。
2023-07-27 「第17回分子シミュレーションスクール」

本年も、9月27日(水)～9月29日(金)の3日間の日程で、「第17回分子シミュレーションスクール－基礎から応用まで－」を、分子科学研究所、分子シミュレーション学会、溶液化学研究会の主催にて開催いたします。今年度は、昨年度に引き続き、岡崎コンファレンスセンターでの対面とオンラインのハイブリッド開催となります。

毎回好評を博しており、当スクールからは大学や企業にて分子シミュレーションを専門とされる研究者の方々が多数輩出されています。今回も例年に負けず劣らずの気鋭の先生方によります基礎から最新のトピックスに至る講義が目白押しです。講義内容は学部卒業程度の知識があれば理解できるようになっており、特にシミュレーションの経験や専門知識は前提としません。これから分子シミュレーションを始めようとしておられる学部学生や大学院生、または実験家や企業の研究者など、計算科学に興味がある方々のご参加をお待ちしております。お誘いあわせの上、ふるってご参加ください。
2023-06-13 6/19(月) 0:00-6:00 SINETメンテナンスのため短時間の通信断

6/19(月) の深夜から早朝にかけて(0:00-6:00) SINET のメンテナンスが予定されています。
期間中のどこかで 15 分程度、最大 2 回、RCCS と外部との通信ができなくなります。
その間はこのホームページの閲覧やログインサーバへのアクセスができなくなります。投入済みのジョブには影響ありません。
ご不便をおかけしますが、ご理解、ご協力のほどよろしくお願いいたします。
2023-05-08 5/11(木) 9:00-17:00 NOUS 定期メンテナンス

5/11(木) 9:00-17:00 の間、利用申請システム NOUS が定期メンテナンスのためにご利用いただけません。
ご不便をおかけいたしますが、ご理解、ご協力のほどよろしくお願いいたします。
2023-03-31 4/3(月) 10:50-12:15 メンテナンスのためウェブサイト一時停止

(4/3 13:07) 作業が予定より遅れたため、13:05 頃の再開となりました。ご迷惑をおかけしてしまい申し訳ありませんでした。
メンテナンスのため、4/3(月) 10:50-12:15 の間、本ウェブサイトが一時停止します。
2023-03-01 3/9(木) 9:00-17:00 NOUS 定期メンテナンス

3/9(木) 9:00-17:00 の間、利用申請システム NOUS が定期メンテナンスのためにご利用いただけません。
ご不便をおかけいたしますが、ご理解、ご協力のほどよろしくお願いいたします。
2023-01-31 2/1 10:00 より新システムでの運用を開始します

2/1(水) 10:00 より新システムでの運用が開始されます。
3/6(月) のメンテナンスまでは試用期間ということでジョブによる CPU 点数の消費はありません。
2022-12-20 2023年1月中のシステム稼働は難しい見込みです

大変申し訳ありません。物品の納入がさらに遅延しているため、2023年1月中のシステム稼働は難しい状況となってきました。
また、データの移行作業についても遅れが出ており、12月中はユーザーの皆様が既存データにアクセスすることは難しい見込みです。

繰り返しになってしまいますが、皆様に大変なご迷惑をおかけすることになってしまい誠に申し訳ございません。
2022-12-15 NOUS障害(12/15 昼~20:00)とメンテナンス(12/19-20, 12/22)

来週に２回、メンテナンスのための停止が予定されております。

  • 12/19(月) 21:00 - 12/20(火) 3:00 (臨時メンテナンス)
  • 12/22(木) 12:00-13:00 (定期メンテナンス)

申し訳ありませんが、ご理解ご協力のほどよろしくお願いいたします。
(12/16 更新)12/15(木) 昼頃に発生した NOUS の障害は 12/15(木) 20:00 頃までに復旧しました。
2022-10-25 11/10(木) 9:00-17:00 NOUS 定期メンテナンス

11/10(木) 9:00-17:00 の間、利用申請システム NOUS が定期メンテナンスのためにご利用いただけません。
ご不便をおかけいたしますが、ご理解、ご協力のほどよろしくお願いいたします。

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