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Conversion of Interaction Energies of Protein Induced by Solvent Water

Research Project

Project/Area Number 23651202
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field System genome science
Research InstitutionOsaka University (2014)
Kyoto University (2011-2013)

Principal Investigator

MATUBAYASI Nobuyuki  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20281107)

Project Period (FY) 2011-04-28 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2011: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Keywords溶媒和 / エネルギー / ゆらぎ / 溶液理論 / MDシミュレーション / 自由エネルギー / 分子シミュレーション / 相関解析 / 分布関数 / 構造エネルギー / 生体分子 / 液体論 / パスウェイ / 相関 / 生物物理 / 応用数学 / 計算物理 / 自己組織化
Outline of Final Research Achievements

The intramolecular energy and the solvation free energy of a protein fluctuate in response to its structure. In the present work, we conduct correlation analyses for a variety of interaction components of protein in explicit solvent; the solvent employed is not only pure water but also a mixed solvent of urea and water and all-atom computation of solvation free energy is carried out using molecular dynamics simulation and the method of energy representation. It is seen in pure-water solvent that the variations of the structural energy and the hydration free energy compensate each other during the course of equilibrium fluctuation and that the hydration free energy varies in strong correlation to the electrostatic component of the solute-solvent interaction energy. In the transfer energetics from pure-water solvent to the urea-water mixed solvent, on the other hand, it is found that the van der Waals component in the solute-solvent energy plays a dominant role.

Report

(5 results)
  • 2014 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2013 Research-status Report
  • 2012 Research-status Report
  • 2011 Research-status Report
  • Research Products

    (119 results)

All 2015 2014 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (40 results) (of which Peer Reviewed: 40 results,  Acknowledgement Compliant: 8 results) Presentation (78 results) (of which Invited: 20 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Finite-Size Effect on the Charging Free Energy of Protein in Explicit Solvent2015

    • Author(s)
      Toru Ekimoto, Nobuyuki Matubayasi, Mitsunori Ikeguchi
    • Journal Title

      J. Chem. Theory Comput.

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 215-223

    • DOI

      10.1021/ct5008394

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    • Author(s)
      Ryosuke Ishizuka, Nobuyuki Matubayasi, Kai-Min Tu, Yasuhiro Umebayashi
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. B

      Volume: 119 Issue: 4 Pages: 1579-1587

    • DOI

      10.1021/jp5101957

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      Tomoko Mizuguchi, Ryosuke Ishizuka, Nobuyuki Matubayasi
    • Journal Title

      Chem. Phys. Lett.

      Volume: 624 Pages: 19-23

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2015.02.001

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    • Author(s)
      Yuichiro Okazaki, Tetsuo Taniuchi, George Mogami, Nobuyuki Matubayasi and Makoto Suzuki
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. A

      Volume: 118 Issue: 16 Pages: 2922-2930

    • DOI

      10.1021/jp412804d

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      S. Shimizu and N. Matubayasi
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      J. Phys. Chem. B

      Volume: 119 Issue: 14 Pages: 3922-3930

    • DOI

      10.1021/jp410567c

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      Shun Sakuraba, Nobuyuki Matubayasi
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      J. Comput. Chem

      Volume: 35 Issue: 21 Pages: 1592-1608

    • DOI

      10.1002/jcc.23651

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      Kai-Min Tu , Ryosuke Ishizuka, Nobuyuki Matubayasi
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      Volume: 141 Issue: 4 Pages: 044126-044126

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      Ken Yoshida, Nobuyuki Matubayasi, Yasuhiro Uosaki, Masaru Nakahara
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      J Solution Chem.

      Volume: 43 Issue: 9-10 Pages: 1499-1508

    • DOI

      10.1007/s10953-014-0220-1

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      Seishi Shimizu, Nobuyuki Matubayasi
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      Volume: 118 Issue: 35 Pages: 10515-10524

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      Seishi Shimizu, Nobuyuki Matubayasi
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      10.1021/jp509099h

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      Kai-Min Tu , Ryosuke Ishizuka, Nobuyuki Matubayasi
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      Volume: 141 Issue: 24 Pages: 244507-244507

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      10.1063/1.4904382

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    • Author(s)
      Y. Kameda, H. Deguchi, H. Furukawa, Y. Kubota, Y. Yagi, Y. Imai, N. Yamazaki, N. Watari, T. Hirata, and N. Matubayasi
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. B

      Volume: 118 Issue: 5 Pages: 1403-1410

    • DOI

      10.1021/jp411780d

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      George Mogami, Takashi Miyazaki, Tetsuichi Wazawa, Nobuyuki Matubayasi, and Makoto Suzuki
    • Journal Title

      J. Phys. Chem A

      Volume: 117 Issue: 23 Pages: 4851-4862

    • DOI

      10.1021/jp4012119

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      Y. Kameda, H. Deguchi, Y. Kubota, H. Furukawa, Y. Yagi, Y. Imai, M. Tatsumi, N. Yamazaki, N. Watari, T. Hirata, N. Matubayasi
    • Journal Title

      Bull. Chem. Soc. Japan

      Volume: 86 Issue: 1 Pages: 99-103

    • DOI

      10.1246/bcsj.20120222

    • NAID

      130004153140

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      K. Takemura, R. R. Burri, T. Ishikawa, T. Ishikura, S. Sakuraba, N. Matubayasi, K. Kuwata, and A. Kitao
    • Journal Title

      Chem. Phys. Lett

      Volume: 559 Pages: 94-98

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2012.12.063

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      T. Ishikawa, R. R. Burri, Y. O. Kamatari, S. Sakuraba, N. Matubayasi, A. Kitao, and K. Kuwata
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      Phys. Chem. Chem. Phys

      Volume: 15 Issue: 10 Pages: 3646-3654

    • DOI

      10.1039/c3cp42761g

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      Volume: 15 Issue: 12 Pages: 4377-4391

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      120005466636

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      H. Kimura, M. Nakahara, and N. Matubayasi
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      Volume: 117 Issue: 10 Pages: 2102-2113

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      Yuko Ito, Takashi Yoshidome, Nobuyuki Matubayashi, Masahiro Kinoshita, Mitsunori Ikeguchi
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      The journal of Physical Chemistry B

      Volume: 117 Issue: 12 Pages: 3298-3307

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      10.1021/jp312499u

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      K. Yoshida, N. Matubayasi, Y. Uosaki, and M. Nakahara
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      Volume: 138 Issue: 13 Pages: 134508-134508

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      M. Takeuchi, N. Matubayasi, Y. Kameda, B. Minofar, S. Ishiguro, and Y. Umebayashi
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      Volume: 116 Issue: 22 Pages: 6476-6487

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      K. M. Tu, N. Matubayasi, K. K. Liang, I. T. Todorov, S. L. Chan, and P.-L. Chau
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      Chem. Phys. Lett

      Volume: 542 Pages: 148-154

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      10.1016/j.cplett.2012.06.044

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      M. Shintani, Y. Matsuo, S. Sakuraba, and N. Matubayasi
    • Journal Title

      Phys. Chem. Chem. Phys

      Volume: 14 Issue: 40 Pages: 14049-14060

    • DOI

      10.1039/c2cp41984j

    • NAID

      120005312058

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      Takashi Yoshidome, Yuko Ito, Nobuyuki Matubayashi, Mitunori Ikeguchi, Masahiro Kinoshita
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      Journal of Chemical Physics

      Volume: 137 Issue: 3 Pages: 8-8

    • DOI

      10.1063/1.4734298

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      H. Kimura, M. Nakahara, and N. Matubayasi
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      J. Phys. Chem. A

      Volume: 116 Issue: 41 Pages: 10039-10049

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      H. Kimura, Y. Yasaka, M. Nakahara, and N. Matubayasi
    • Journal Title

      J. Chem. Phys

      Volume: 137 Issue: 19

    • DOI

      10.1063/1.4766258

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      120005054548

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      K. Yoshida, N. Matubayasi, Y. Uosaki, and M. Nakahara
    • Journal Title

      J. Chem. Phys

      Volume: 137 Issue: 19

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      10.1063/1.4767352

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      K. Takemura, H. Guo, S. Sakuraba, N. Matubayasi, and A. Kitao
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      J. Chem. Phys

      Volume: 137 Issue: 21

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      10.1063/1.4768901

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      Y. Kubota, A. Yoshimori, N. Matubayasi, M. Suzuki, and R. Akiyama
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      Volume: 137 Issue: 22

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      H.Deguchi, Y.Kubota, H.Furukawa, Y.Yagi, Y.Imai, M.Tatsumi, N.Yamazaki, N.Watari, T.Hirata, N.Matubayasi, Y.Kameda
    • Journal Title

      Int.J.Greenhouse Gas Control

      Volume: 5 Issue: 6 Pages: 1533-1539

    • DOI

      10.1016/j.ijggc.2011.08.010

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    • Author(s)
      H.Kimura, M.Nakahara, N.Matubayasi
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry A

      Volume: 115 Issue: 48 Pages: 14013-14021

    • DOI

      10.1021/jp206355e

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  • [Presentation] 溶ける/溶けないとソフト分子集合系の物質分配機能2014

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      松林 伸幸
    • Organizer
      名古屋大学 大学院理学研究科 物理学教室 談話会
    • Place of Presentation
      名古屋大学 大学院理学研究科 物理学教室 (名古屋市千種区)
    • Year and Date
      2014-11-25
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      松林 伸幸
    • Organizer
      第1回計算科学連携センター学術会議
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学 神戸情報科学キャンパス (神戸市中央区)
    • Year and Date
      2014-11-04 – 2014-11-05
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  • [Presentation] ソフト分子集団系における物質分配・輸送機能の解析2014

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      松林 伸幸
    • Organizer
      第1回「京」を中核とするHPCIシステム利用研究課題 成果報告会
    • Place of Presentation
      コクヨホール(東京都港区)
    • Year and Date
      2014-10-31
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      川上 智教、北畑 雅弘、茂本 勇、松林 伸幸
    • Organizer
      第114回触媒討論会
    • Place of Presentation
      広島大学 東広島キャンパス (広島県東広島市)
    • Year and Date
      2014-09-25 – 2014-09-27
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      Nobuyuki Matubayasi
    • Organizer
      CMRI International Symposium 2014
    • Place of Presentation
      東北大学 金属材料研究所
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      松林 伸幸
    • Organizer
      R-GIRO研究プログラム「蛋白質のフォールディングおよびフォールディング病発症機構の解明のための統合研究」
    • Place of Presentation
      立命館大学 びわこ・くさつキャンパス
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      川上 智教、北畑 雅弘、茂本 勇、松林 伸幸
    • Organizer
      第62回高分子討論会
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      金沢大学角間キャンパス
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      Nobuyuki Matubayasi
    • Organizer
      International Workshop "From Soft Matter to Protocell"
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      東北大学 大学院理学研究科
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      松林 伸幸
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      第36回溶液化学シンポジウム
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      北海道大学 学術交流会館
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      Nobuyuki Matubayasi
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      CMSI International Symposium 2013 Satellite Meeting 2013 in Nagoya
    • Place of Presentation
      名古屋都市センター
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      Nobuyuki Matubayasi
    • Organizer
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      Kobe International Conference Center
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      松林 伸幸
    • Organizer
      第59回 ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
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      石垣市民会館
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      松林 伸幸
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      いばらき量子ビームセンター
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      仙台市青葉区 ホテルモントレー
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      Nobuyuki Matubayasi
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      鹿児島大学工学部 郡元キャンパス
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      Eger, Hungary
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      第11回日本蛋白質科学会年会
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      ホテル阪急エキスポパーク (大阪府吹田市千里万博公園)
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      Nobuyuki Matubayasi
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      新学術領域研究「水を主役としたATPエネルギー変換」前期(2008-2010)研究成果報告会 および 後期(2011-2012)研究計画全体会議
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      Shun Sakuraba and Nobuyuki Matubayasi
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      新学術領域研究「水を主役としたATPエネルギー変換」前期(2008-2010)研究成果報告会 および 後期(2011-2012)研究計画全体会議
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      松林 伸幸
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      東北大学 金属材料研究所 (仙台)
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      Nobuyuki Matubayasi
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      Nobuyuki Matubayasi
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      松林 伸幸
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    • Publisher
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Published: 2011-08-05   Modified: 2019-07-29  

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