フラグメント分子軌道(FMO)法は、生体高分子の量子化学計算を高速かつ高精度に行うことができるばかりでなく、フラグメント間相互作用エネルギー(IFIE)を用いて、アミノ酸残基や低分子化合物などのフラグメント同士の相互作用を定量的に評価することができます。また、CAFI, FILMなどの軌道相互作用解析により、電荷移動や分散力による相互作用を軌道レベルで明らかにすることができます。

乳がん、骨粗しょう症等の創薬ターゲットであるエストロゲン受容体(ER)と女性ホルモンとの相互作用について、IFIEによる残基単位のエネルギー解析、CAFI, FILMによる軌道相互作用解析を行いました。計算ソフトウェアはABINIT-MP、結果の可視化にはBioStation Viewerを用いました。計算レベルは主にFMO-MP2/6-31G*を用いました。

リガンドと強い相互作用をするアミノ酸残基の特定や、リガンド結合部位の水素結合ネットワークの描像が明らかになりました。このような電子レベルの詳細な相互作用解析は分子設計に役立つと考えられます。

リガンド（黄色）に対して安定化（赤色）・不安定化（青色）しているアミノ酸残基を示す

リガンドと各アミノ残酸基の相互作用エネルギー(IFIE)

Glu353からリガンドへの電荷移動相互作用(CAFI解析)

Phe404とリガンドとのCH－πおよびπ－π相互作用(FILM解析)

リガンド結合部位の相互作用の模式図

• K. Fukuzawa, Y. Mochizuki, S. Tanaka, K. Kitaura, and T. Nakano “Molecular Interactions between Estrogen Receptor and Its Ligand Studied by the Ab Initio Fragment Molecular Orbital Method” J. Phys. Chem. B, 110, 16102-16110 (2006); ibid., 110, 24276-24276 (2006).
• K. Fukuzawa, Y. Mochizuki, T. Nakano, S. Tanaka “Application of FMO method to specific molecular recognition of biomacromolecules” in “The Fragment Molecular Orbital Method: Practical Applications to Large Molecular Systems” edited by D. G. Fedorov and K. Kitaura (Taylor & Francis/ CRC Press, Boca Raton, FL, 2009), pp. 133-170.

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