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階層的分子モデリングによる生体膜融合過程の研究

研究課題

研究課題/領域番号 23350014
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関名古屋大学 (2013-2014)
独立行政法人産業技術総合研究所 (2011-2012)

研究代表者

篠田 渉  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70357193)

研究分担者 都築 誠二  産業技術総合研究所, 上級主任研究員 (10357527)
連携研究者 KLEIN Michael L.  Temple University, College of Science and Technology, Dean
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
2014年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2013年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2012年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2011年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワード膜融合 / 分子シミュレーション / 自由エネルギー / 粗視化モデル / 生体膜融合 / 生物物理 / 分子動力学シミュレーション / ストーク / ストレス / 膜弾性 / ベシクル間相互作用 / 脂質混合効果
研究成果の概要

生体膜融合の分子プロセスの解明のため、全原子モデルを元に定量的粗視化分子モデルを作成し、ベシクルなどの曲率を持った膜間の相互作用や膜融合の解析を分子シミュレーションによって行い、さらに自由エネルギー障壁を解析した。膜を構成する脂質分子種やペプチドによる膜融合への影響を明らかにすると同時に、膜の線張力、曲げ弾性係数などを分子系から定量的に測定する手法開発を行い、これによって連続体モデルと分子シミュレーションの結果の比較を行い、膜弾性理論は融合エネルギーを定性的に説明できるが、定量性はなく分子のコンフォメーションの変化による影響が大きいことを示唆された。

報告書

(5件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2015 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (24件) (うち招待講演 10件)

  • [雑誌論文] Precise Calculation of the Local Pressure Tensor in Cartesian and Spherical Coordinates in LAMMPS2015

    • 著者名/発表者名
      中村壮伸、川本周平、篠田 渉
    • 雑誌名

      Computer Physics Communications

      巻: 190 ページ: 120-128

    • DOI

      10.1016/j.cpc.2014.11.017

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Free energy analysis along the stalk mechanism of membrane fusion2014

    • 著者名/発表者名
      川本周平、篠田 渉
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 10 号: 17 ページ: 3048-3054

    • DOI

      10.1039/c3sm52344f

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 脂質膜透過現象の分子シミュレーションによる研究2014

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉
    • 雑誌名

      膜(MEMBRANE)

      巻: 39 ページ: 372-378

    • NAID

      130005069452

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effective interaction between small unilamellar vesicles as probed by coarse-grained molecular dynamics simulations2014

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉、Michael L Klein
    • 雑誌名

      Pure and Applied Chemistry

      巻: 86 号: 2 ページ: 215-222

    • DOI

      10.1515/pac-2014-5023

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A guiding potential method for evaluating the bending rigidity of tensionless lipid membranes from molecular simulation2013

    • 著者名/発表者名
      川本周平、中村壮伸、Steven O. Nilesen、篠田 渉
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 139 号: 3

    • DOI

      10.1063/1.4811677

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probing the structure of PEGylated-lipid assemblies by coarse-grained molecular dynamics2013

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉、Dennis E. Discher、Michael L. Klein、Sharon M. Loverde
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 9 号: 48 ページ: 11549-11556

    • DOI

      10.1039/c3sm52290c

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Method of evaluating curvature-dependent elastic parameters for small unilamellar vesicles using molecular dynamics trajectory2013

    • 著者名/発表者名
      中村壮伸、篠田 渉
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 138 号: 12

    • DOI

      10.1063/1.4795579

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 脂質膜の粗視化分子シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉
    • 雑誌名

      Colloid & Interface Communication

      巻: 12 ページ: 55-61

    • NAID

      40020187316

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computer simulation studies of self-assembling macromolecules2012

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉、Russell DeVane、Michael L Klein
    • 雑誌名

      Current Opinions in Structural Biology

      巻: 22 号: 2 ページ: 175-186

    • DOI

      10.1016/j.sbi.2012.01.011

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Free energy analysis of vesicle-to-bicelle transformation2011

    • 著者名/発表者名
      篠田渉、中村壮伸、Steven O.Nielsen
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 7 号: 19 ページ: 9012-9020

    • DOI

      10.1039/c1sm05404j

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel numerical method for calculating the pressure tensor in spherical coordinates for molecular systems2011

    • 著者名/発表者名
      中村壮伸、篠田渉、池庄司民夫
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 135 号: 9

    • DOI

      10.1063/1.3626410

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cholesterol Effect on Water Permeability through DPPC and PSM Lipid Bilayers : A Molecular Dynamics Study2011

    • 著者名/発表者名
      斎藤大明、篠田渉
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry B

      巻: 115 号: 51 ページ: 15241-15250

    • DOI

      10.1021/jp201611p

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 膜の粗視化分子シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉
    • 学会等名
      第359回CBI学会講演会「粗視化による生体分子系のシミュレーション」
    • 発表場所
      東大、東京
    • 年月日
      2015-02-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 膜タンパクの粗視化モデル2014

    • 著者名/発表者名
      川本周平, Giacomo Fiorin, Chris MacDermaid, Russell DeVane, 篠田渉, Michael L. Klein
    • 学会等名
      第28回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Membrane Fusion: Free Energy Analysis2014

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉、川本周平、Michael L. Klein
    • 学会等名
      International Symposium on Extended Molecular Dynamics and Enhanced Sampling: Nosé Dynamics 30 Years (NOSE30)
    • 発表場所
      慶應大、東京
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Coarse-grained model of membrane protein2014

    • 著者名/発表者名
      川本周平, Giacomo Fiorin, Chris MacDermaid, Russell DeVane, 篠田渉, Michael L. Klein
    • 学会等名
      International Symposium on Extended Molecular Dynamics and Enhanced Sampling: Nosé Dynamics 30 Years (NOSE30)
    • 発表場所
      慶應大、東京
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Free Energy Analysis of Membrane Fusion2014

    • 著者名/発表者名
      川本周平、篠田渉、Michael L Klein
    • 学会等名
      XXVI IUPAP Conference on Computational Physics, CCP2014
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2014-08-11 – 2014-08-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 膜の柔らかさと機能:分子シミュレーションによるアプローチ2014

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉
    • 学会等名
      日本化学会第94春期年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 膜構造形成の分子シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      神奈川
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Coarse-grained molecular dynamics study on stability of liposome and effect of carbon nanoparticles2013

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉
    • 学会等名
      246th ACS National Meeting
    • 発表場所
      Indianapolis, IN, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Free Energy Analysis of Topological and Morphological Changes in Lipid Membranes: Molecular Dynamics Study2013

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉、川本周平
    • 学会等名
      3rd International Conference on Molecular Simulation 2013 (ICMS2013)
    • 発表場所
      神戸
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Coarse-Grained molecular Dynamics Study of Self-assembled Macromolecules2013

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉
    • 学会等名
      International Conference on Biomolecular Simulations & Dynamics
    • 発表場所
      Chennai, India
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular Dynamics Study of Lipid Self-Assembly2013

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉
    • 学会等名
      33rd International Conference on Solution Chemistry
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Coarse-Grained Molecular Simulation of Lipid Self-Assembly2013

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉
    • 学会等名
      APS March Meeting 2013
    • 発表場所
      Baltimore, MD, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 膜融合の分子メカニズムの解析2012

    • 著者名/発表者名
      川本周平、篠田渉
    • 学会等名
      第67回日本物理学会
    • 発表場所
      関西学院大学(大阪)
    • 年月日
      2012-03-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Dynamics Study of Self-Assembly of Amphiphiles2012

    • 著者名/発表者名
      篠田渉
    • 学会等名
      International Workshop : Mathematical approach to emerging topics in Material Science 2012
    • 発表場所
      東北大学(宮城)(招待講演)
    • 年月日
      2012-02-19
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Dynamics Study of Effective Interaction Between Liposomes2012

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉
    • 学会等名
      IACIS2012 (International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference)
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Effect of lipid components on the stability of stalk of membrane fusion2012

    • 著者名/発表者名
      川本周平、篠田 渉
    • 学会等名
      IACIS2012 (International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference)
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Coarse Grained Molecular Simulations of Lipid Self-Assembly2012

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉
    • 学会等名
      Bridging Scales in Computational Polymer Chemistry
    • 発表場所
      Providence, RI, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体膜融合における融合細孔の形成過程のシミュレーション2012

    • 著者名/発表者名
      川本周平、篠田 渉
    • 学会等名
      日本物理学会2012秋季大会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Morphology change of fusion stalk of lipid bilayer membrane studied by molecular dynamics simulation2012

    • 著者名/発表者名
      川本周平、篠田 渉
    • 学会等名
      第50回日本物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 膜融合過程の自由エネルギー解析2012

    • 著者名/発表者名
      川本周平、篠田 渉
    • 学会等名
      第26回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 曲げ応力による膜の曲げ弾性係数の解析手法2012

    • 著者名/発表者名
      川本周平、篠田 渉
    • 学会等名
      第26回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 階層的分子シミュレーションによる脂質膜・ベシクルの研究2012

    • 著者名/発表者名
      篠田 渉
    • 学会等名
      第16回ペプチドフォーラム
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Stability of Liposome : Free Energy Analysis of Vesicle-to-Bicelle Transformation2011

    • 著者名/発表者名
      篠田渉、中村壮伸、Steven O Nielsen
    • 学会等名
      Conference on Computational Physics 2011
    • 発表場所
      Gatlinburg, Tennessee
    • 年月日
      2011-11-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Simulation of Liposomal Membranes2011

    • 著者名/発表者名
      篠田渉
    • 学会等名
      The 2nd international symposium on "Multi-scale Simulations of Biological and Soft Materials" (MSBSM 2011)
    • 発表場所
      京都大学芝蘭会館稲盛ホール(京都)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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