초록 ▼

본 연구는 양자역학을 적용한 분자모델링 기법을 개발하여 단백질의 모델링에 응용하는 것이 그 주된 목표임. HRP 변종의 enantioselectivity를 계산하기 위해 이들의 구조를 예측하고 substrate 과 결합하는 형태를 모델링하는 것이 출발점이므로 이에 적합한 방법론을 개발하는 것으로 시작되었다고 할 수 있음. 방법론 개발의 각 단계마다 단백질 관련 문제에 응용함으로써 이를 검증해 보았고 연구결과를 논문으로 발표하였음. 연구성과: 1. 양자역학을 docking에 적용하는 extended QM/MM docking 알고라듬을

본 연구는 양자역학을 적용한 분자모델링 기법을 개발하여 단백질의 모델링에 응용하는 것이 그 주된 목표임. HRP 변종의 enantioselectivity를 계산하기 위해 이들의 구조를 예측하고 substrate 과 결합하는 형태를 모델링하는 것이 출발점이므로 이에 적합한 방법론을 개발하는 것으로 시작되었다고 할 수 있음. 방법론 개발의 각 단계마다 단백질 관련 문제에 응용함으로써 이를 검증해 보았고 연구결과를 논문으로 발표하였음. 연구성과: 1. 양자역학을 docking에 적용하는 extended QM/MM docking 알고라듬을 개발 보완함, 2. 3D QSAR의 적용에 관한 연구, 3. QM/MM docking을 적용한 QSAR 방법 개발, 4. 양자역학 에너지 계산을 적용한 결합 자유에너지 예측 방법의 개발, 5. QM/MD 방법의 개발

(출처 : 보고서 요약서 4p)

Abstract ▼

IV. Results
A. Development of QM/MM docking method
By improving previously developed QM/MM docking protocol, we developed a docking method incorporating QM/MM calculations which can model metalloproteins such as HRP. In the process, we constructed a new scoring function with quantum mechanical

IV. Results
A. Development of QM/MM docking method
By improving previously developed QM/MM docking protocol, we developed a docking method incorporating QM/MM calculations which can model metalloproteins such as HRP. In the process, we constructed a new scoring function with quantum mechanical energy calculations and tested the method with various protein groups.

B. Application of 3D QSAR
As a prelude to applications of QM/MM docking method, we familiarized ourselves with 3D QSAR(quantitative structure-activity relationship) technique by applying existing 3D QSAR method to drug target examples.

C. Development of a 3D QSAR method based on QM/MM docking
We developed a 3D QSAR method which includes QM/MM energy calculations and QM/MM docking. QM/MM energy calculations and binding pose optimizations seem to contribute greatly in enhancement of QSAR statistic.

D. Development of a protein-ligand binding free energy calculation method with quantum mechanical energies
We developed a protein-ligand binding free energy calculation method based on quantum mechanical energies. In this work, it was proven that for binding sites with hydrophobic motifs, our new method works much better than conventional force field based methods.

E. Development of QM/MD method
We developed a molecular dynamics algorithm in which QM/MM energy calculations are performed in a prescribed time steps in order to recalculate atomic charges on atoms within binding sites. This method enables accurate description of protein system dynamics in which charge transfers do occur. Where conventional force field based approaches fail, our new method can successfully model metalloproteins such as HRP.

(출처 : SUMMARY 9p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 5
• Summary ... 8
• Contents ... 11
• 목차 ... 12
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 13
• 1. 연구개발의 목적 ... 13
• 2. 연구의 필요성 및 범위 ... 14
• 가. 연구의 배경 ... 14
• 나. 연구의 필요성 ... 19
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 21
• 1. 국내 기술개발 현황 ... 21
• 1) 단백질공학과 모델링 ... 21
• 2) 양자역학을 응용한 docking과 분자동역학 기술 ... 21
• 2. 국외 기술개발 현황 ... 21
• 1) 모델링 기술의 단백질공학에의 응용 ... 21
• 2) 양자역학을 적용한 생체분자 모델링 기술 ... 22
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 23
• 1. 연구 수행내용 ... 23
• QM/MM docking 알고리듬의 개선 ... 23
• HRP와 substrate enantiomer 간의 상호작용 분석 ... 23
• HRP 변종 모델의 구조 예측 ... 24
• HRP 변종 모델에 대한 substrate docking 실시 ... 24
• Binding free energy 계산 ... 25
• QM/MM docking 알고리듬의 개선과 자동화 ... 26
• 분자동역학을 이용한 binding site 시뮬레이션 ... 28
• Transition state 계산을 통한 반응경로 시뮬레이션 ... 29
• 2. 연구 결과 ... 30
• 가. QM/MM docking의 개발 ... 30
• 나. 3D QSAR 의 적용 ... 30
• 다. QM/MM docking을 적용한 3D QSAR 방법의 개발 ... 30
• 라. 양자역학 에너지 계산을 적용한 단백질-리간드 결합 자유에너지 계산 방법의 개발 ... 31
• 마. QM/MD (quantum mechanical / molecular dynamics) 방법의 개발 ... 31
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 32
• 1. 연구목표의 달성도 ... 32
• 2. 연구성과 ... 33
• 3. 대표적 연구성과 ... 33
• 제5장 참고문헌 ... 35
• 끝페이지 ... 36