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論文

Properties of the nucleic-acid bases in free and Watson-Crick hydrogen-bonded states; Computational insights into the sequence-dependent features of double-helical DNA

Srinivasan, A. R.*; Sauers, R. R.*; Fenley, M. O.*; Boschitsch, A. H.*; 松本 淳; Colasanti, A. V.*; Olson, W. K.*

Biophysical Reviews, 1(1), p.13 - 20, 2009/03

https://doi.org/10.1007/s12551-008-0003-2

We review the connection between the chemical structure of the constituent nucleotides and the polymeric properties of DNA. The sequence-dependent accumulation of charge on the major- and minor-groove edges of the Watson-Crick base pairs, obtained from ab initio calculations, presents unique motifs for direct sequence recognition. The optimization of base interactions generates a propellering of base-pair planes of the same handedness as that found in high-resolution double-helical structures. The optimized base pairs also deform along conformational pathways, i.e., normal modes, of the same type induced by the binding of proteins. Empirical energy computations that incorporate the properties of the base pairs account satisfactorily for general features of the next level of double-helical structure, but miss key sequence-dependent differences in dimeric structure and deformability. The latter discrepancies appear to reflect factors other than intrinsic base-pair structure.

論文

Predicted effects of local conformational coupling and external restraints on the torsional properties of single DNA molecules

松本 淳; Olson, W. K.*

Multiscale Modeling & Simulation, 5(4), p.1227 - 1247, 2006/00

新たに開発した粗視化DNAモデルの基準振動解析法を改良し、DNA2重らせんのねじれ特性を研究できるようにした。最新の1分子DNA計測実験により決定されたDNAのねじれに関する力学定数は、今まで他の実験で得られてきた値よりもかなり大きい。われわれの計算でも、実際のDNA2重らせんと同様の構造特性を持つDNAモデルの両端に、1分子実験同様に外力をかけた場合、ねじれの力学定数は、かなり大きくなることが示された。そのほか、塩基対がDNAのらせん軸に対して傾いている場合、さらに、DNAの局所構造があるパターンに従って変化する場合にも、力学定数が大きくなることが示された。

論文

Effects of sequence, cyclization, and superhelical stress on the internal motions of DNA

松本 淳; Olson, W. K.*

Normal Mode Analysis; Theory and Applications to Biological and Chemical Systems, p.187 - 211, 2005/12

最近、DNA2重らせんの局所的な構造の塩基配列依存性を無視することなく、比較的長いDNA分子の動的構造特性を研究するための新しい計算機手法を開発した。DNA分子を粗視化することにより、通常の計算では扱えない長さのDNAの運動を解析することが可能になった。また、粗視化モデルを用いることにより、局所的な構造とその動的性質の変化が、DNAの全体構造の運動に与える影響を、容易に推測することができるようになった。このレビューでは、まず、DNA2重らせんに対する基準振動解析計算によって明らかになったDNAの配列とDNA全体の運動の関係について述べる。次に、DNAが環状になった際の、DNAの運動の変化について考察する。さらに、DNAにねじれが加わった際に起こる大規模な構造変化について議論する。

論文

Normal-mode analysis of circular DNA at the base-pair level, 1; Comparison of computed motions with the predicted behavior of an ideal elastic rod

松本 淳; Tobias, I.*; Olson, W. K.*

Journal of Chemical Theory and Computation, 1(1), p.117 - 129, 2005/01

https://doi.org/10.1021/ct049950r
 被引用回数：11 パーセンタイル：35.72(Chemistry, Physical)

著者らは、すでに数百塩基対からなる線形のDNAの低振動モードを研究する手法を開発している。ここでは、拘束条件を加え、さらにエネルギー極小化のステップを加えることにより、空間的に制約の加わった二重らせんDNAの立体構造の動的構造の解析を行えるようにした。最初の応用として、平衡状態でまっすぐなDNAの両端をつないで環状にして、その環状DNAの動的構造の解析を行った。

論文

Normal-mode analysis of circular DNA at the base-pair level, 2; Large-scale configurational transformation of a naturally curved molecule

松本 淳; Tobias, I.*; Olson, W. K.*

Journal of Chemical Theory and Computation, 1(1), p.130 - 142, 2005/01

https://doi.org/10.1021/ct049949s
 被引用回数：9 パーセンタイル：30.02(Chemistry, Physical)

著者らは、平衡状態で曲がっているDNAを用いて環状構造を作り、その動的構造の解析を行った。このような環状DNAは、まっすぐなDNAから作られた環状DNAよりも構造変化がより容易に起こされることが示された。また環状DNAでは、ねじれのエネルギーが蓄積されると、大規模な構造変化を起こし、8の字型の構造になる。基準振動解析とエネルギー極小化を用いることにより、環状から8の字型への構造変化の行程を明らかにすることができた。

論文

Resonant photoemission spectroscopy study of impurity-induced melting in Cr- and Ru-doped Nd$$_{1/2}$$A$$_{1/2}$$MnO$$_{3}$$ (A=Ca,Sr)

Kang, J.-S.*; Kim, J. H.*; 関山 明*; 笠井 修一*; 菅 滋正*; Han, S. W.*; Kim, K. H.*; Choi, E. J.*; 木村 剛*; 室 隆桂之*; et al.

Physical Review B, 68(1), p.012410_1 - 012410_4, 2003/07

A2003-0329.pdf:0.49MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.68.012410
 被引用回数：21 パーセンタイル：68.18(Materials Science, Multidisciplinary)

非常に希薄にCr及びRuをドープしたNd$$_{1/2}$$A$$_{1/2}$$MnO$$_{3}$$ (NAMO) (A=Ca,Sr)マンガナイトの電子状態をMn及びCrの2p$$rightarrow$$3d共鳴光電子分光を用いて調べた。すべてのCr及びRuをドープしたNAMOシステムにおいてMnのe$$_{g}$$成分による金属的なフェルミ端が観測され、これらのシステムの金属的な性質をよく説明する。t$$_{2g}$$$$^{3}$$配置を取るCrの3d状態は、フェルミエネルギーの下約1.3eVにあり、またCrのe$$_{g}$$状態はフェルミエネルギー近傍のバンド形成には関与していない。Cr及びRuが誘起する強磁性と金属-絶縁体転移は、測定によって得られた電子構造によって理解できる。

論文

Bulk-sensitive photoemission spectroscopy of $$A_{2}$$FeMoO$$_{6}$$ double perovskites ($$A$$=Sr, Ba)

Kang, J.-S.*; Kim, J. H.*; 関山 明*; 笠井 修一*; 菅 滋正*; Han, S. W.*; Kim, K. H.*; 室 隆桂之*; 斎藤 祐児; Hwang, C.*; et al.

Physical Review B, 66(11), p.113105_1 - 113105_4, 2002/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.66.113105
 被引用回数：65 パーセンタイル：90.15(Materials Science, Multidisciplinary)

ダブルペロブスカイト構造をとるSr$$_{2}$$FeMoO$$_{6}$$及びBa$$_{2}$$FeMoO$$_{6}$$の電子状態をFeの2p-3d共鳴光電子分光及びMo 4d光イオン化断面積のクーパーミニマムを利用して調べた。フェルミレベル近傍はMoとFeのt$$_{2g}$$が強く混ざった状態であり、Feは純粋な+3価のイオンでは無いことがわかった。Feの2p$$_{3/2}$$のX線吸収スペクトルはFe$$^{2+}$$とFe$$^{3+}$$混合原子価であることを示し、Sr$$_{2}$$FeMoO$$_{6}$$の方がBa$$_{2}$$FeMoO$$_{6}$$よりもFe$$^{2+}$$成分が多く、二重交換相互作用が有効に働いていることを示唆する。価電子帯の光電子スペクトルは局所スピン密度近似+Uの計算結果とよく一致する。

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