ネットワーク型共同研究拠点を支える 人・環境と物質をつなぐイノベーション創出ダイナミック・アライアンス 研究者データベース

化学反応の多くは凝縮系で起こり、その反応は生体分子をはじめ様々な機能性高分子が機能するために広く利用されている。凝縮系では多数の分子が存在しているが、これらが化学反応の進行にどのように寄与しているかについて、特にダイナミクスの観点からの研究は進んでいない。さらに、そのような反応イベントが時間・空間スケールの大きく異なる（生体）高分子の機能発現へとつながる階層縦断的な機構の理解が不足している。そのため、高分子の機能の詳細な理解や、機能性高分子のより精密な分子設計に向けて、反応をきっかけとした高分子構造の変化から機能発現へといたる階層的ダイナミクスを分子レベルから理解することが求められている。

Chemical reactions in condensed phase are essential for biomolecules and functional polymers to function. Yet, how these reactions proceed, especially from the dynamics perspective, or trigger protein motions that lead to functions are largely unknown. It is thus desired to reveal the hierarchical dynamics that connect condensed phase reactions, conformational dynamics, and functional motions of biomolecules and polymers in order to manipulate functions and design novel polymers in a sophisticated manner.

我々は、理論・計算化学に立脚したアプローチを駆使することで、酵素反応や分子触媒反応といった凝縮系反応が起こる動的過程を明らかにする。同時に、タンパク質をはじめとした生体分子や機能性高分子の凝縮系における挙動を調べ、化学反応がこれらの構造ダイナミクスに与える影響を調べることで、機能が発現する過程を分子レベルで理解することを目指す。また、これらの計算や解析を実現する新規理論手法の開発と、実験とシミュレーションから得られる複雑かつ大量のデータを活用した新規分子の設計指針の構築にも取り組む。

In our laboratory, we perform theoretical/computational approaches to reveal the dynamic mechanisms of enzymatic and catalytic reactions in condensed phase. We also study conformational dynamics of biomolecules and functional polymers in solution, and work on understanding how chemical reactions trigger function and designing novel functional molecules. In order to tackle these challenges, developing novel theoretical approaches is also an essential component of our research.