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J-GLOBAL ID：201502215640648088   整理番号：15A0261395

プロトン移動のための水素結合ネットワークと水の酸化のための水インレットチャンネルの大規模QM/MM計算-光化学システムIIの酸素発生複合体の理論的システムモデル

Large-Scale QM/MM Calculations of Hydrogen Bonding Networks for Proton Transfer and Water Inlet Channels for Water Oxidation-Theoretical System Models of the Oxygen-Evolving Complex of Photosystem II

著者 (12件)： SHOJI M. (Center of Computational Sciences, Tsukuba Univ., Tsukuba, Ibaraki, JPN) ,  ISOBE H. (Graduate School of Natural Sci. and Technol., Okayama Univ., Okayama, JPN) ,  YAMANAKA S. (Graduate School of Sci., Osaka Univ., Toyonaka, JPN) ,  UMENA Y. (The OUC Advanced Res. Inst. for Natural Sci. and Technol. (OCARNA), Osaka City Univ., Osaka, JPN) ,  KAWAKAMI K. (The OUC Advanced Res. Inst. for Natural Sci. and Technol. (OCARNA), Osaka City Univ., Osaka, JPN) ,  KAWAKAMI K. (Precursory Res. for Embryonic Sci. and Technol. (PRESTO), Japan Sci. and Technol. Agency (JST), Chiyoda-ku, Tokyo, JPN) ,  KAMIYA N. (The OUC Advanced Res. Inst. for Natural Sci. and Technol. (OCARNA), Osaka City Univ., Osaka, JPN) ,  SHEN J.-R. (Graduate School of Natural Sci. and Technol., Okayama Univ., Okayama, JPN) ,  NAKAJIMA T. (Riken Advanced Inst. for Computational Sci., Kobe, Hyogo, JPN) ,  YAMAGUCHI K. (Riken Advanced Inst. for Computational Sci., Kobe, Hyogo, JPN) ,  YAMAGUCHI K. (Inst. for Nanoscience Design, Osaka Univ., Toyonaka, Osaka, JPN) ,  YAMAGUCHI K. (Handairigaku Techno-Research, Toyonaka, Osaka, JPN)
資料名： Advances in Quantum Chemistry  (Advances in Quantum Chemistry)
巻： 70  ページ： 325-413  発行年： 2015年 
JST資料番号： H0112C  ISSN： 0065-3276  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 文献レビュー  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 光化学系II(PSII)の理論的システムモデルの確認を目的とし,PSIIの酸素発生複合体(OEC)の水の酸化反応におけるプロトン放出経路(PRPs)の水素結合ネットワークとプロトンワイヤーを解明するために,大規模なQMモデル(QMモデルV)を用いた量子力学(QM)/分子力学(MM)計算が行われた。PSIIについて,最近の1.9Å解像度まで洗練された高解像度X線回折(XRD)実験で決定した重原子のジオメトリから出発して,QM/MMモデルによるPRPのジオメトリ最適化が行われた。大規模QM/MM計算で最適化したMn-MnとCa-Mnの距離は,洗練されたXRDとEXAFSとの間の不一致を取り除き,EXAFSの結果と一致した。QM/MM計算結果は,PSIIのOECにおいて,CaMn₄O₅クラスタがMn_a-O₍₅₎-Mn_d結合の変化を起こしやすく,左(L)-開,準中心(C_Q)-,および右(R)-開,の構造を許容する。これにより,水素結合ネットワークに依存するPSIIのOECにおける水の酸化の左-及び右手-シナリオの実現可能性を確認した。QM/MM計算によりネットワーク構造が解明された:PRPの水素結合O...O(N)とO...Hの距離及びO(N)-H...Oの角度,塩化物アニオンについて,Cl-O(N)とCl...Hの距離およびO(N)-H...Cl角度。得られた水素結合ネットワークはXRDと利用できるEXAFSの実験結果と一致し,水酸化のPSII機能の研究で重要な理論的なシステムモデルの信頼性を示した。QM/MM計算はプロトン移動にPSIIのOECにおいて塩化物アニオンの可能な役割を解明した。QM/MM計算結果は,PSIIのOEC変異体を用いて得られた実験結果の理解と説明に有用な情報を提供する。突然変異によるシステム構造の強いあるいは弱い摂動,PSIIの損害のないX線自由電子レーザー構造,及び3d遷移金属錯体を使う人工的水の酸化システム開発のバイオインスパイアード作業仮説に関し,PSIIの理論的システムモデルを関連付けて現在の結果の意味合いを議論した。Copyright 2015 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.

シソーラス用語： *プロトン移動 ,  *水素結合 ,  *ネットワーク ,  *酸化 ,  *分子内力学 ,  *光化学系II ,  システムモデル ,  遷移金属錯体 ,  摂動 ,  X線自由電子レーザ ,  カルシウム化合物 ,  マンガン酸塩 ,  モデル ,  X線回折 ,  EXAFS ,  信頼性 ,  アニオン ,  役割 ,  QM/MM法【分子力学】 ,  塩化物イオン ,  酸素発生系 ,  理論モデル
準シソーラス用語： XRD ,  酸素発生複合体 ,  理論的モデル ,  量子力学/分子力学法

分類 (2件)： 光合成  (EB10020I) ,  分子の幾何学的構造一般  (BH05021S)

タイトルに関連する用語 (12件)： プロトン移動 ,  水素結合ネットワーク ,  水の酸化 ,  水 ,  インレット ,  チャンネル ,  大規模 ,  計算 ,  光化学システム ,  酸素発生複合体 ,  理論 ,  システムモデル