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積分方程式理論に基づく揺らぎと水和の理解

Publicly Offered Research

Project AreaMolecular Science of Fluctuations toward Biological Functions
Project/Area Number 21107511
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

佐藤 啓文  京都大学, 工学研究科, 教授 (70290905)

Project Period (FY) 2009 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2010: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2009: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywords積分方程式理論 / 構造揺らぎ / 分子性統計力学 / RISM / 構造ゆらぎ
Research Abstract

生体分子系の理解においては二つの側面が重要である。一つは構造の柔軟性であり、今ひとつは水和である。本研究課題においては、各々に対して「構造揺らぎ」と「水和」を記述できる新しい統計力学理論を開発し、これらを用いて実際の蛋白質の持つ物理化学的な性質を明らかにすることを目的として研究を進めて来た。今年度までに、以前我々が開発した高効率並列化計算が可能なMC-MOZ法を用いて、バクテリオロドプシンの内部水やCoil-Serの表面の水和構造について計算し、これを解析する新しい方法を開発した。この成果はアメリカ化学会J.Phys.Chem.B誌に掲載されるとともに、表紙にも採用されるなど大きな注目を集めた。更にMC-MOZ理論を用いて得られる溶媒和自由エネルギーに関して、RBC(repulsive bridge correction)を加えると水溶媒中では高精度でエネルギーが得られることが分かった。一方で、四塩化炭素など分子サイズが比較的大きい溶媒の場合はこの限りでなく、更なる補正によって適切な値が得られることを明らかにしている。MC-MOZ理論は現在の計算機環境によく適合することから今後の更なる発展が期待されている。以上のように水和理論について当初の計画を十分に達成できたものと考えている。一方、構造揺らぎに関しては昨年度までに基盤となる理論を完成し、ペンタンやイオン液体などの計算に成功している。今後も水和理論との結合を目指して引き続きその拡張について検討を行う予定である。また、蛋白質の機能や溶液中分子の重要な性質に関わる分子の会合、認識に関して、最も簡単なモデルと考えられるホスト-ゲスト系を取り上げて、MC-MOZ法などを用いながらその会合機構についても明らかにした。

Report

(2 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2011 2010 2009

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (17 results)

  • [Journal Article] An Analysis of 3D Solvation Structure in Biomolecules : Application to Coiled Coil Serine and Bacte-riorhodopsin2010

    • Author(s)
      Kenji Hirano, Daisuke Yokogawa, Hirofumi Sato, Shigeyoshi Sakaki
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.B

      Volume: 114 Pages: 7935-7941

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  • [Journal Article] Analytical energy gradient for reference interaction site model self-consistent field explicitly including spatial electron density distribution2010

    • Author(s)
      D.Yokogawa, H.Sato, S.Sakaki
    • Journal Title

      J.Chem.Phys. 131

      Pages: 214504-214504

    • NAID

      120002383974

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An integral equation theory for structural fluctuation in molecular liquid2010

    • Author(s)
      D.Yokogawa, H.Sato, S.Sakaki
    • Journal Title

      Chem.Phys.Lett. 487

      Pages: 241-245

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    • Author(s)
      佐藤啓文
    • Organizer
      文部科学省「革新的HPCIの構築」次世代スーパーコンピュータ戦略分野2「新物質・エネルギー創成」計算物質科学イニシアティブ(CMSI)計算分子科学拠点第1回研究会
    • Place of Presentation
      分子科学研究所(招待講演)
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    • Author(s)
      Hirofumi Sato
    • Organizer
      Elemental Processes of Life Phenomena, revealed by the RISM/3D-RISM Theory
    • Place of Presentation
      分子科学研究所(招待講演)
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    • Author(s)
      佐藤啓文
    • Organizer
      スーパーコンピュータワークショップ2010大規模並列分子シミュレーションの最前線
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター
    • Year and Date
      2010-01-13
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      北海道大学
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      城戸健太朗, 佐藤啓文
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      大阪大学
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      K.Kido, H.Sato, S.Sakaki
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      大阪国際交流センター
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      城戸健太朗, 佐藤啓文, 榊茂好
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      第3回分子科学討論会
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      名古屋大学
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      平野健司, 横川大輔, 佐藤啓文, 榊茂好
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      第3回分子科学討論会
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      名古屋大学
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      佐藤啓文
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      城戸健太朗, 佐藤啓文, 榊茂好
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      第32回溶液化学シンポジウム
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      朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター
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      城戸健太朗, 佐藤啓文, 榊茂好
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      第32回溶液化学シンポジウム
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      朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター
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      平野健司, 横川大輔, 佐藤啓文, 榊茂好
    • Organizer
      第32回溶液化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター
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    • Author(s)
      Naoki Nakatani ; Yoshihide Nakao ; Hirofumi Sato ; Shigeyoshi Sakaki
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      「揺らぎと生体機能」第3回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学豊田講堂
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    • Author(s)
      Kentaro Kido ; Hirofumi Sato ; Shigeyoshi Sakaki
    • Organizer
      「揺らぎと生体機能」第3回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学豊田講堂
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      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2018-03-28  

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