QM/MM RWFE-SCF 法
・複合体マルチコンフォーメーション解析開発責任者
林 重彦（京都大学大学院理学研究科 教授）主な開発者
林 重彦（京都大学大学院理学研究科 教授）神谷 基司（分子科学研究所）
内田 芳裕（京都大学大学院理学研究科）
小杉 貴洋（分子科学研究所）
東 雅大（京都大学大学院工学研究科）
長谷川 太佑（北海道大学大学院理学研究科）
内容
非経験的量子化学計算と長時間分子動力学シミュレーションを組み合わせた確率的最適化手法により、機能活性部位の電子状態と分子構造を精度よく決定するどんなことができるか
生体分子中のリガンド構造を精度よく決定できる。特に反応遷移状態や活性化状態などのモデリングが難しい状態に対して高精度な決定が可能である。また、酵素活性解析が可能である。阻害剤結合解析と酵素活性解析が同じ精度で行えるため、薬剤耐性解析に役立つ。関係論文
【参考文献】[1] QM/MM geometry optimization on extensive free-energy surfaces for examination of enzymatic reactions and design of novel functional properties of proteins. Shigehiko Hayashi*, Yoshihiro Uchida, Taisuke Hasegawa, Masahiro Higashi, Takahiro Kosugi, and Motoshi Kamiya. Annu. Rev. Phys. Chem., 68, 135-154 (2017). DOI: 10.1146/annurev-physchem-052516-050827
[2] An Atomistic Model of a Precursor State of Light-Induced Channel Opening of Channelrhodopsin. Cheng Cheng, Motoshi Kamiya, Mizuki Takemoto, Ryuichiro Ishitani, Osamu Nureki, Norio Yoshida*, and Shigehiko Hayashi*, Biophysical Journal, 115, 1281-1291 (2018). DOI: 10.1016/j.bpj.2018.08.024
[3] Molecular mechanism of wide photoabsorption spectral shifts of color variants of human cellular retinol binding protein II. Cheng Cheng, Motoshi Kamiya, Yoshihiro Uchida, and Shigehiko Hayashi*, Journal of the American Chemical Society, 137, 13362-13370 (2015). DOI: 10.1021/jacs.5b08316
[4] Atomistic design of microbial opsin-based blue-shifted optogenetics tools. Hideaki E. Kato, Motoshi Kamiya, Seiya Sugo, Jumpei Ito, Reiya Taniguchi, Ayaka Orito, Kunio Hirata, Ayumu Inutsuka, Akihiro Yamanaka, Andrés D. Maturana, Ryuichiro Ishitani, Yuki Sudo, Shigehiko Hayashi*, and Osamu Nureki*, Nature Communications, 6, 7177 (2015). DOI:10.1038/ncomms8177
[5] Crucial role of protein flexibility in formation of a stable reaction transition state in an alpha-amylase catalysis. Takahiro Kosugi and Shigehiko Hayashi*, Journal of the American Chemical Society, 134, 7045-7055 (2012).
使用例
1. 光活性化により化学的に大きく変化したリガンド構造、及びそれに誘起されたタンパク質構造変化を同定（参考文献 [2]）2. 変異体がリガンドの化学的性質に及ぼす影響の解析（参考文献 [3]）
3. 及びリガンドの化学的性質を大きく制御する変異体の理論的設計（参考文献 [4]） 酵素活性の正確な解析（参考文献 [5]）
