Studies on the inhibition of ice crystal growth in narrow regions by antifreeze protein

• Project/Area Number: 19560206
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Thermal engineering
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: HAGIWARA Yoshimichi Kyoto Institute of Technology, 工芸科学研究科, 教授 (50144332)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2008: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2007: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
• Keywords: 蛋白質 / 結晶成長 / 不凍化 / 熱工学 / 不凍化蛋白質 / 氷結晶 / 近赤外光 / 蛍光分子 / 温度・濃度計測 / 分子動力学解析 / 変異蛋白質 / HPLC6

Research Abstract

近赤外光の強度が水温に依存することを利用し、水と氷の温度を非接触で測定する方法を確立した。この方法により、きわめて狭い領域における不凍化蛋白質水溶液中を成長する氷近傍の温度計測を行った。また蛋白質濃度の計測を行い、温度低下や濃度上昇の特徴を明らかにした。1ないし数個の蛋白質モデルと氷核を含む過冷却水の分子動力学解析を行い、氷表面と蛋白質の相互作用に関する蛋白質中のアミノ酸残基の役割を明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Interaction between a twelve-residue segment of antifreeze protein type I, or its mutants, and water molecules (2008)
  • Author(s): T. Nobekawa, H. Tanigichi, and Y. Hagiwara
  • Journal Title: Molecular Simulation Vol.34, No.3 Pages: 309-325
• [Journal Article] Interaction among a twelve-residue segment of antifreeze protein type I, or its mutants, water and a hexagonal ice crystal (2008)
  • Author(s): T. Nobekawa and Y. Hagiwara
  • Journal Title: Molecular Simulation Vol.34, No.6 Pages: 591-610
• [Journal Article] Some biological hints on the control of heat and mass transfer (2008)
  • Author(s): Y. Hagiwara
  • Journal Title: J. of Thermal Science and Technology Vol.3, No.3 Pages: 381-390
  • NAID: 130000098971
• [Journal Article] Interaction between a twelve-residue segment of antifreeze protein type I, or its mutants, and water molecules (2008)
  • Author(s): T. Nobekawa, H. Taniguchi, Y. Hagiwara
  • Journal Title: Molecular Simulation Vol. 34 Pages: 309-325
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interaction among a twelve-residue segment of antifreeze protein type I, or its mutants, water and a hexagonal ice crystal (2008)
  • Author(s): T. Nobekawa, Y. Hagiwara
  • Journal Title: Molecular Simulation Vol. 34 Pages: 591-610
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Some biological hints on the control of heat and mass transfer (2008)
  • Author(s): Y. Hagiwara
  • Journal Title: J. of Thermal Science and Technology Vol. 3 Pages: 381-390
  • NAID: 130000098971
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interaction between a Twelve-residue Segment of Antifreeze Protein Type I, or Its Mutants, and Water Molecules (2008)
  • Author(s): T. Nobekawa, H. Taniguchi and Y. Hagiwara
  • Journal Title: Molecular Simulation Vol.34(校正済み)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interaction among the Twelve-residue Segment of Antifreeze Protein Type I, or Its Mutants, Water and a Hexagonal Ice Crystal (2008)
  • Author(s): T. Nobekawa and Y. Hagiwara
  • Journal Title: Molecular Simulation Vol.34(校正済み)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 二次元Phase Field Methodを用いた水の一方向凝固に関する数値解析 (2009)
  • Author(s): 立田健人, 櫻井亮, 萩原良道
  • Organizer: 第46回日本伝熱シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都市国立京都国際会館
  • Year and Date: 2009-06-02
• [Presentation] Temperature measurement of antifreeze-protein solution, freezing in a micro-region, using near-infrared spectroscopy (2008)
  • Author(s): R. Sakurai, R. Nakanishi and Y. Hagiwara
  • Organizer: 7th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • Place of Presentation: 札幌市北海道立道民活動センター
  • Year and Date: 2008-10-21
• [Presentation] 一方向に凝固しつつある不凍化タンパク質タイプI水溶液のタンパク質濃度と温度 (2008)
  • Author(s): 萩原良道, 櫻井亮, 中西力也
  • Organizer: 2008年度日本冷凍空調学会年次大会
  • Place of Presentation: 大阪市大阪市立大学杉本キャンパス学術情報センター
  • Year and Date: 2008-10-20
• [Presentation] 一方向に凝固しつつある不凍化タンパク質タイプI水溶液のタンパク質濃度と温度 (2008)
  • Author(s): 萩原良道, 櫻井亮, 中西力也
  • Organizer: 2008年度日本冷凍空調学会年次大会講演会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学(大阪市)
  • Year and Date: 2008-10-20
• [Presentation] Temperature measurement of antifreeze-protein solution, freezing in a micro-region, using near-infrared spectroscopy (2008)
  • Author(s): R. Sakurai, R. Nakanishi, Y. Hagiwara
  • Organizer: 7th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference (第7回日韓熱流体国際会議)
  • Place of Presentation: 北海道立道民活動センター(札幌市)
  • Year and Date: 2008-10-15
• [Presentation] Effects of antifreeze proteins on the prism faces of a gradually growing ice crystal (2008)
  • Author(s): Y. Hagiwara
  • Organizer: Int Seminar on Heat Transfer and Fluid Flow
  • Place of Presentation: 吹田市大阪大学銀杏会館
  • Year and Date: 2008-09-22
• [Presentation] 氷結晶表面近傍の不凍化タンパク質タイプIの凝集と拡散に関する基礎研究 (2008)
  • Author(s): 萩原良道, 中西力也, 櫻井亮, 延川隆
  • Organizer: 第54回低温生物工学会年会
  • Place of Presentation: 石川県石川郡野々市町石川県立大学
  • Year and Date: 2008-06-14
• [Presentation] 氷結晶表面近傍の不凍化タンパク質タイプIの凝集と拡散に関する基礎研究 (2008)
  • Author(s): 萩原良道, 中西力也, 櫻井亮, 延川隆
  • Organizer: 第54回低温生物工学会年会講演会
  • Place of Presentation: 石川県立大学(石川県石川郡野々市町)
  • Year and Date: 2008-06-14
• [Presentation] 不凍化タンパク質変異体と氷核を含む水の分子動力学解析 (2008)
  • Author(s): 早狩浩平, 谷口比呂美, 丸山善也, 萩原良道
  • Organizer: 第45回日本伝熱シンポジウム
  • Place of Presentation: つくば市つくば国際会議場
  • Year and Date: 2008-05-22
• [Presentation] 不凍化タンパク質変異体と氷核を含む水の分子動力学解析 (2008)
  • Author(s): 早狩浩平, 谷口比呂美, 丸山善也, 萩原良道
  • Organizer: 第45回日本伝熱シンポジウム
  • Place of Presentation: つくば国際会議場(つくば市)
  • Year and Date: 2008-05-22
• [Presentation] 近赤外光を用いた凝固しつつあるAFP水溶液の微小領域温度計測 (2008)
  • Author(s): 櫻井亮, 中西力也, 萩原良道
  • Organizer: 第45回日本伝熱シンポジウム
  • Place of Presentation: つくば市つくば国際会議場
  • Year and Date: 2008-05-21
• [Presentation] 近赤外光を用いた凝固しつつあるAFP水溶液の微小領域温度計測 (2008)
  • Author(s): 櫻井亮, 中西力也, 萩原良道
  • Organizer: 第45回日本伝熱シンポジウム
  • Place of Presentation: つくば国際会議場(つくば市)
  • Year and Date: 2008-05-21
• [Presentation] タンパク質モデルと水分子の相互作用に関する分子動力学解析 (2007)
  • Author(s): 丸山善也, 谷口比呂美, 萩原良道
  • Organizer: 第21回分子シミュレーション討論会
  • Place of Presentation: 金沢市金沢歌劇座
  • Year and Date: 2007-11-27
• [Presentation] タンパク質モデルと水分子の相互作用に関する分子動力学解析 (2007)
  • Author(s): 丸山 善也, 谷口 比呂美, 萩原 良道
  • Organizer: 第21回分子シミュレーション討論会
  • Place of Presentation: 金沢歌劇座(金沢市)
  • Year and Date: 2007-11-27
• [Presentation] バイオミメティック伝熱制御 (2007)
  • Author(s): 萩原良道
  • Organizer: 日本機械学会熱工学コンファレンス2007
  • Place of Presentation: 京都市京都大学
  • Year and Date: 2007-11-24
• [Presentation] Interaction between Antifreeze Protein and Growing Ice Crystal (2007)
  • Author(s): R. Nakanishi, R. Sakurai, Y. Morikane and Y. Hagiwara
  • Organizer: 18th Int. Symposium on Transport Phenomena
  • Place of Presentation: 韓国大田市Korea Advanced Institute of Science and Technology
  • Year and Date: 2007-08-27
• [Presentation] Effects of Motion and Aggregation of AFP Segments on Water Molecules near an Ice Crystal (2007)
  • Author(s): Y. Hagiwara and T. Nobekawa
  • Organizer: 234th ACS Annual Fall Meeting
  • Place of Presentation: 米国ボストン市Boston Convention Center
  • Year and Date: 2007-08-20
• [Remarks] 萩原良道, 生物にヒントを得た熱・物質輸送現象制御の可能性, 機械の研究, 60巻(2008), 924-930.
• [Remarks] Y. Hagiwara, Effects of winter-flounder antifreeze protein on the prism face of an ice crystal, 2008年9月17日, 米国ロサンジェルス市カリフォルニア州立大学ロサンジェルス校
• [Remarks]
  • URL: http://www.cis.kit.ac.jp/~kitagawa/
• [Remarks]
  • URL: http://www.tplab.mech.kit.ac.jp