The Nakayama Group aims to develop a fundamental understanding of chemical reactions, especially those that involve the transfer of electrons in systems including superoxide radical anion, phenolic antioxidants, biomolecules, and pharmaceuticals.
- Electrochemistry of Dioxygen/Superoxide
- Computetional Chemistry using Density Functional Theory
- Pharmaceutical Application, Drug Discovery, Drug Degradation
Objectives
Our research activity focuses on the molecular control of disease applicable as pharmaceuticals with the scientific view of chemistry and computation. In particular, we have investigated in chemical informatics as an in silico approach and simulation analysis of experimental data as an in vitro approach. These approaches are based on the following idea that various vital activities including disease onset and pharmacology are energetically controlled by electron transfer induced by chemical reaction though theory of transition states with energy surface of electron transfer is indispensable for analysis. Practically, we adopt some methods and theories ;quantum theoretical chemistry, electrochemistry, and analytical chemistry, to clarify the mechanism of living phenomenon as electron transfer and energy conversion associated with the chemical reaction. Moreover to enable the efficient and high reliable R&D for the molecular control of disease, we use computing analyses of reaction energy / coordinate which decide reaction.
研究方針
生命現象や薬物の作用は、様々な生体分子の働きによって営まれていますが、最終的な機能発現と生体分子間相互作用は、シンプルな化学反応（Chemical Reaction）が担っています。
当研究室では、薬学の課題に対して化学と計算科学の側面からアプローチし、疾患の分子制御を目指した研究を展開しています。
特に生体内電子移動が関与する科学現象について、in vitroの電子移動解析、化学反応解析と、in silicoの量子科学解析を組み合わせることで、高精度な反応機構解析に取り組んでいます。
これは、疾患の発症から薬理作用に至る生体内の様々な現象が、生体内分子の化学反応に基づいた電子移動によってエネルギー的に制御され、現象の解析には反応の遷移状態とエネルギー局面の解析が不可欠であるという考えに基づいたものです。
例えば、生体内の免疫反応は、抗原抗体反応に基づいて発せられる免疫シグナルが、抗原を駆逐するべく貪食細胞を誘導します。この貪食細胞は抗原を取り込み、最終的には細胞内の活性酸素により、化学的な酸化反応によって分解します。
このように、様々な生体シグナルが発せられても、最終的な反応性を決定するのは化学反応や電子移動反応です。
上述の理念の下、酸素の電子移動における反応機構解析を通じて、疾患と生命現象の化合物制御を達成することを目指しています。
プロトン電子共役移動反応（For SDGs）
地球規模のエネルギー問題を解決し、持続可能な脱炭素社会を実現する上で、エネルギーの貯蔵・変換効率化は重要な課題です。そのため、世界中で光触媒や太陽電池、化学エネルギー生産、代替エ...
続きを読む電気化学・量子化学計算の薬学応用（pharmaceutical）
生体内に取り込まれた医薬品の多くは、血液中に移行して患部や作用部位に運ばれ、薬効を果たし、或いは代謝分解され、体外に排出されます。この薬理作用や代謝は、体内酵素や細胞機能...
続きを読む抗酸化物質による活性酸素消去機構
抗酸化物質による活性酸素消去に関する研究は、古く1800年代から現在に至るまで展開されています。近年は特に癌や生活習慣病の原因化学種として活性酸素種（Reactive Oxyge...
続きを読むタンパク質内部構造酸化と立体構造破綻
概要（Oxidation of internal bonds of proteins）『タンパク質の老化』を防ぐことが様々な老齢性脳疾患の治療薬開発に繋がるという信念の元...
続きを読むPublications
Electrochemical and Digital Simulation Analyses of Two-Proton-Coupled Electron Transfer ...
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