ミセルの脂質膜への結合・融合過程の分子論的機構

• 研究課題/領域番号: 26410012
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 吉井 範行 名古屋大学, 工学研究科, 特任准教授 (70371599)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 分子動力学計算 / ミセル / 脂質膜 / 化学物理 / 分子シミュレーション / 自由エネルギー計算 / 自由エネルギー

研究成果の概要

本研究では、球状ミセル同士、あるいは球状ミセルの脂質膜表面への結合過程、さらにエネルギー障壁を乗り越えての融合過程について、分子動力学シミュレーションに基づく自由エネルギー解析を行った。対象系として、代表的な球状ミセルであるSDSミセルを、また実在細胞膜のモデルとしてPOPCからなる脂質二分子膜の平面膜のパッチを用いた。ミセルがミセル表面や膜表面へと結合し、熱揺らぎにより融合に至るまでの分子レベルのメカニズムを解明し、さらにミセルの結合や融合に要する時定数をキネティクスの解析から評価した。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of atomic pressure in the multiple time-step integration algorithm (2017)
  • 著者名/発表者名: Y Andoh, A. Yamada, N. Yoshii, S Okazaki
  • 雑誌名: Journal of Computational Chemistry 巻: 38 号: 10 ページ: 704-713
  • DOI: 10.1002/jcc.24731
  • NAID: 120006305599
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A molecular dynamics study of local pressures and interfacial tensions of SDS micelles and dodecane droplets in water micelles and dodecane droplets in water (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kitabata, K. Fujimoto, N. Yoshii, S. Okazaki
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 144 号: 22 ページ: 2247011-9
  • DOI: 10.1063/1.4953405
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular Dynamics Study of the Formation Mechanisms of Ionic SDS and Nonionic C12E8 Micelles and N-Dodecane Droplets (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinji Kawada, Mika Komori, Kazushi Fujimoto, Noriyuki Yoshii, Susumu Okazaki
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 646 ページ: 36-40
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2015.12.062
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A molecular dynamics study of the breathing and deforming modes of the spherical ionic SDS and nonionic C12E8 micelles (2016)
  • 著者名/発表者名: Lin Wang, Kazushi Fujimoto, Noriyuki Yoshii,and Susumu Okazaki
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 144 号: 3 ページ: 034903-034903
  • DOI: 10.1063/1.4940031
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular dynamics study of the structure of anionic SDS, cationic DTAC,zwitterionic DDAO, and nonionic C12E8 spherical micelles in solution (2016)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Yoshii, Kazushi Fujimoto, Susumu Okazaki
  • 雑誌名: Journal of Molecular Liquids 巻: 217 ページ: 99-102
  • DOI: 10.1016/j.molliq.2015.12.062
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] All-atom molecular dynamics calculation study of entire poliovirus empty capsids in solution (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Andoh, N. Yoshii, A. Yamada, K. Fujimoto, H. Kojima, K. Mizutani, A. Nakagawa, A. Nomoto, and S. Okazaki
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 141 号: 16 ページ: 165101-165101
  • DOI: 10.1063/1.4897557
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MODYLAS: A Highly Parallelized General-Purpose Molecular Dynamics Simulation Program (2014)
  • 著者名/発表者名: (1)N. Yoshii, Y. Andoh, K. Fujimoto, H. Kojima, A. Yamada, S. Okazaki
  • 雑誌名: International Journal of Quantum Chemistry 巻: 115 号: 5 ページ: 342-342
  • DOI: 10.1002/qua.24841
  • 査読あり
• [学会発表] サブ課題Ｂ 研究事例「高速多重極展開法の拡張」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉井範行
  • 学会等名: 文部科学省 ポスト「京」重点課題５エネルギーの高効率な創出，変換・貯蔵，利用の新規基盤技術の開発」第3回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-12-15
• [学会発表] マルチタイムステップ数値積分法（RESPA)に基づく分子動力学計算での圧力値算出における問題 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安藤嘉倫、吉井範行、山田篤志、岡崎進
  • 学会等名: 第30回分子シミュレーション討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] ミセル、ヘキサゴナル、膜構造における界面活性剤分子の拡散および集団運動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉井範行、岡崎進
  • 学会等名: 第30回分子シミュレーション討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] ポリオウィルス-レセプター間相互作用の分子論的研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤本和士、水谷圭介、小嶋秀和、山田篤志、安藤嘉倫、吉井範行、篠田渉、中川敦史、岡崎進
  • 学会等名: 第30回分子シミュレーション討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] 分子動力学計算を用いた、ポリオウィルスのCD155レセプター結合の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤本和士、小嶋秀和、水谷圭佑、遠藤裕太、山田篤志、安藤嘉倫、吉井範行、篠田渉、中川敦史、岡崎進
  • 学会等名: 第３９回溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2016-11-09
• [学会発表] All-atomistic molecular dynamics study of the interaction between poliovirus capsid and its (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Fujimoto, K. Mizutani, Y. Endoh, H. Kojima, A. Yamada, Y. Andoh, N. Yoshii, W. Shinoda, A. Nakagawa, S. Okazaki
  • 学会等名: ICMS2016
  • 発表場所: 上海
  • 年月日: 2016-10-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] An attempt to estimate correct atomic pressure in the multiple time-step integration algorithm (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Andoh, N. Yoshii, A. Yamada, and S. Okazaki
  • 学会等名: ICMS2016
  • 発表場所: 上海
  • 年月日: 2016-10-23
  • 国際学会
• [学会発表] 力学、解析力学、数値解法、拘束動力学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉井範行
  • 学会等名: 第11回分子シミュレーションスクール
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター
  • 年月日: 2016-10-18
• [学会発表] 異方性のある系に対する高速多重極展開法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉井範行、安藤嘉倫、岡崎進
  • 学会等名: 第10回分子科学討論会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 分子動力学計算における高速多重極展開法の拡張 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉井範行、安藤嘉倫、岡崎進
  • 学会等名: 第19回理論化学討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-05-23
• [学会発表] 汎用MDソフトウェアMODYLASの異方的なMPIプロセス分割および基本セル分割への拡張 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安藤嘉倫, 吉井範行, 岡崎進
  • 学会等名: 第29回分子シミュレーション討論会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2015-11-30
• [学会発表] 高速多重極展開法における圧力テンソル (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉井範行, 安藤嘉倫, 岡崎 進
  • 学会等名: 第29回分子シミュレーション討論会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2015-11-30
• [学会発表] ポリオウィルス-CD155レセプター結合初期過程の分子動力学法による研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 遠藤裕太, 水谷圭佑, 小嶋秀和, 藤本和士, 山田篤志, 安藤嘉倫, 吉井範行, 篠田渉, 中川敦史, 岡崎進
  • 学会等名: 第29回分子シミュレーション討論会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2015-11-30
• [学会発表] 全原子分子動力学計算によるポリオウイルスカプシドの溶液内安定性についての研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安藤嘉倫、吉井範行、山田篤志、藤本和士、小嶋秀和、水谷圭佑、中川敦史、野本明男、篠田渉、岡崎進
  • 学会等名: 日本膜学会第37年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-05-14
• [学会発表] ポリオウィルス-CD155レセプター間の相互作用の分子動力学法による研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: (79)遠藤裕太，水谷圭佑，小嶋秀和，藤本和士，山田篤志，安藤嘉倫，吉井範行，篠田渉，中川敦史，野本明男，岡崎進
  • 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
• [学会発表] 電解質中にポリオウイルスカプシドが作る電場の全原子シミュレーションによる解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: (78)小嶋秀和，遠藤裕太，藤本和士，安藤嘉倫，吉井範行，山田篤志，中川敦史，野本明男，篠田渉，岡崎進
  • 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
• [学会発表] 球状ミセルの構造とダイナミクスについての球面調和関数解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高林宏彰，藤本和士，吉井範行，岡崎 進
  • 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
• [学会発表] SDSミセルにおけるメタンの結合数の分布に関する分子動力学シミュレーションによる研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉井範行，二村祐樹，王琳，瀬高悠太，藤本和士，岡崎進
  • 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
• [学会発表] SDS の会合体間相互作用および会合機構に関する分子動力学計算による研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河田真治、藤本和士、吉井範行、岡崎進
  • 学会等名: 第17回理論化学討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-05-22 – 2014-05-24
• [図書] 計算科学のためのHPC技術１ (2017)
  • 著者名/発表者名: 下司雅章 編，片桐孝洋，中田真秀，渡辺宙志，山本有作，吉井範行，Jaewoon Jung，杉田有治，
  • 総ページ数: 300
  • 出版者: 大阪大学出版会