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 Oxygen Species :ROS）が挙げられ、分子論と反応メカニズムの解析が進んでいます。
過去の研究から、ROS消去とは抗酸化現象、つまり、ROSへの還元的電子移動による非活性化であることが明らかとなり、その電子移動メカニズムについて研究が行われてきました。
1900年代以降、ROSの不均化反応（Dismutation）のような間接的な反応メカニズムと、抗酸化物質－ROS間の直接的な反応が存在することが知られるようになり、2000年前後には、直接的な還元的電子移動について、1電子移動（Single Electron Transfer：SET）ではなく、広義の水素原子移動（Hydrogen Atom Transfer ：HAT）であることが提唱され、医学・生理学を始めとした多分野の研究により裏付けられています。
しかし、HATやSET等の直接の電子移動には高いエネルギー障壁（イオン化エネルギー）が介在することから、不均化反応が主反応機構であると考えられ、SOD活性（SuperOxide Dismutation activity）を指標とした評価が行われてきました。
他方で、HATメカニズムによるROS消去のさらに詳細な分子論的研究は続いており、近年の研究では、広義のHATに含まれる、Sequential Proton-Loss Electron Transfer (SPLET)、Proton Transfer-Electron Transfer (PT-ET)、PCETといった，プロトン移動を伴う電子移動メカニズムが効率的なROS消去を可能とすることが明らかとされています。
これらを踏まえ、現在では下記のメカニズムに関する議論が続いています。
- HAT / Hydrogen Atom Transfer
HATの定義は様々であるが、古典的にHATと呼ばれるものは、水素ラジカル移動を指し、シグマ結合の乖離を伴うため、非常に大きな結合乖離エネルギーを必要とする。 - SPLET / Sequential Proton Loss Electron Transfer
溶媒中にプロトンを放出してアニオンとなることで、電子を放出しやすくなる。一方で電子が移動した先の化学種はアニオンとなりプロトンを受けやすくなる。後に溶媒フェノール性抗酸化物質の活性酸素消去メカニズムに関する研究からプロトンを受けて、トータルで水素原子が移動したこととなる。
Álvarez-Diduk, R., Galano, A., Tan, D.X. et al. Theor. Chem. Acc. 2016, 135, 38. - PT-ET / Proton-Electron Transfer
物質間において、プロトン移動（PT）が先行し、後に電子移動（ET）が進行する反応である。
J. M. D. Marković, D. Milenković, D. Amić, M. Mojović, I. Paštia, Z. S. Markovićbd, RSC. Adv., 2014, 4, 32228. - PCET / Proton-Coupled Electron Transfer
プロトン移動と電子移動の共役移動反応。PT-ETやET-PT、HATやSPLETも広義のPCET反応といえる。分子動力学を用いた反応速度論およびエネルギー障壁に関する研究が展開されています。
Home
Research FieldsElectrochemistry of O2酸素の電気化学Quantum Chemistry of Radicalラジカルの量子化学A...
続きを読む静電ポテンシャルを抑えたタンパク質溶解補助剤の開発
タンパク質治療薬（抗体、インスリン、酵素補充療法などを含む）の低溶解性・低安定性の克服が，現代の創薬研究における重要な課題のひとつになっている。しかし、複雑な構造を持つタンパク質...
続きを読むGaussian Tips
Keyword & Example (input file)OptFreqTSDFTB3LYPIRCGu...
続きを読むError List
Error United Atom Topological Model (UA0 parameters set). UA0: Hydrogen xx has 2 bonds. ...
続きを読む協奏的ET-PTを介したtocopherol類のスーパーオキサイド消去
二つのσ軌道プロトンがπ電子移動を制御するエネルギー境界線抗酸化ビタミンの一つであるVitamine E群は、生体内の脂質や細胞膜において健康上重要なラジカル消去機能を果...
続きを読むComputational environment
Cluster Linux Server当研究室では、Linux 上で構成されたLoad Sharing Facility （負荷分散機構 :LSF）を導入した計算環境を...
続きを読むElectrochemistry of dioxygen
Cyclicvoltammetry of O2/O2•− in aprotic solventFig.1. Cyclic voltammograms f...
続きを読むSitemap
[sitemap]
続きを読む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...
続きを読む酸素の量子トンネルを使ったエネルギーの効率的な取り出し方
酸素とキノイド骨格間の協奏的PCET反応（concerted proton-coupled electron transfer: PCET）は、量子力学的にはトンネル効果（量子ト...
続きを読むPCET反応を介したMesalazineによるスーパーオキサイド消去
潰瘍性大腸炎およびクローン病は、大腸や消化管における非特異的炎症性腸疾患（Inflammatory bowel disease）であり、厚生労働省により難治性特定疾患（難病）に指...
続きを読むナフトキノン誘導体が活性酸素を生成するエネルギー境界線を解明
～二つのσ軌道プロトンがπ電子移動を制御するトンネル効果～還元型ナフトキノン（NQ）誘導体は、フェノール系抗酸化物質やビタミンK類など、多くの天然物に含まれる活性酸素消去...
続きを読むAprotic Electrochemistry
E-Chem cellFor electrochemical measurements in non-aqueous (aprotic) solutions, a two...
続きを読む研究テーマ Research
The Nakayama Group aims to develop a fundamental understanding of chemical reactions, esp...
続きを読むIn vivo metabolic mechanism of dioxygen
O2•−, which is generated by various factors in the living body, is a central substance of...
続きを読む専門分野・設備 Field
Electrochemistry (E-chem)Electrochemical cell/EC frontierElectrochemistry is the ...
続きを読むアビガンの活性酸素種による分解メカニズム
AbstractElectrochemical analyses aided by density functional theory calculation...
続きを読む置換基の誘起効果はProton-coupled electron transferを促進するのか？抑制するのか？
Figure 1. Six diabatic electronic states for PCET between O2•− and H2Qs involving one ET ...
続きを読むComputational Chemistry
当研究室では、化学実験と並んで、取得データの解析・理解に計算科学的手法（in silico）を用いています。数値データについて、数学的モデルとその定量的評価法を構築し、あるいは計...
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...
続きを読む中間体ラジカルの分解を防いだキノイド分子の創製
キノイド分子は、共役構造に基づく電子受容体として作用し、生物の電子移動補酵素として、或いは化学原料として知られている。例えば、ユビキノン（英: ubiquinone, 略...
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...
続きを読む担当講義 Class
情報処理基礎実習1回生 前期毎週 月・木 3-4限三田洞キャンパス 4F 村山記念情報センター講義ノート 学内専用（G Su...
続きを読むお問い合わせ
[contact-form-7 id="1234" title="コンタクトフォーム 1"]
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...
続きを読む直交π平面を有するフェノール類のプロトン電子共役移動反応の磁場制御
プロトン電子共役移動反応(Proton-Coupled Electron Transfer : 以下 PCET)は、ポリフェノール類やビタミン類による抗酸化メカニズムであり、熱力...
続きを読むポリフェノール類の活性酸素消去メカニズム
ポリフェノール性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（Reacti...
続きを読む技術情報 Note
当研究室で利用している各種ツールについて、備忘録として情報を書き留めています。Linux distributionCentOSGaussian 16...
続きを読むPublications
Electronic Inductive and Resonance Effects of Substituents on Concerted Two-proton-coupl...
続きを読むアクセス Access
Gifu Pharmaceutical Univsersity 〒501-1196 1-25-4, daigaku-nishi, Gifu, Japan 058-230-...
続きを読むリンク Link
Related Institutions[browser-shot url="https://www.gifu-pu.ac.jp/kiki/"...
続きを読む医薬品・栄養素等の酸化分解メカニズム
医薬品や健康機能食品、食事から摂取する栄養素は、生体内で作用・吸収されるまでに代謝されて分解し、機能性を発揮するまでに有効濃度が低下してしまいます。この代謝機構は、消化器...
続きを読むキノン類の酸化還元特性が制御する抗癌活性（Ferroptosis）
アントラサイクリン系抗生物質（anthracycline antibiotics）は、がん化学療法に用いられる薬剤の一群であり、三つの作用機序 *1-3 によって多くの種類のがん...
続きを読む
