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構造と環境の柔らかさが相関した光駆動イオン輸送の解明

公募研究

研究領域理論と実験の協奏による柔らかな分子系の機能の科学
研究課題/領域番号 16H00842
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関九州大学

研究代表者

吉田 紀生  九州大学, 理学研究院, 准教授 (10390650)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2017年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2016年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード光駆動チャネル / ロドプシン / 3D-RISM / MDシミュレーション / QM/MM / 理論化学 / チャネル / 液体の積分方程式理論
研究実績の概要

MDシミュレーションと3D-RISMにより、チャネルロドプシンの閉状態および初期開状態の構造探索及びチャネル内の水分布に関する研究を行った。得られた研究結果は現在論文として国際誌に投稿準備中である。
また、3D-RISM理論とストリング法を組み合わせた効率的なチャネル内イオン輸送経路探索手法を開発した。この手法では、与えられたタンパク質構造(たとえばMDなどで求める)に対して、3D-RISM理論を用いて、イオンの平均場ポテンシャルを求め、その平均場ポテンシャル曲面上の自由エネルギー最小経路をストリング法で決定するというものである。この手法をチャネルロドプシンの閉構造の細胞外側チャネルに適用し、解離性残基のプロトン化状態に依存したイオン透過の自由エネルギープロファイルの変化を明らかにした。この成果はChemical Physics Letters誌に掲載された。
さらに、本新学術領域から旅費援助を受けて、タイ・カセサート大学との共同研究を行った。共同研究では3D-RISM理論を用いてプルシアンブルーによるセシウムイオンの吸着過程を明らかにした。この成果もChemical Physics Letters誌に掲載された。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 17件、 招待講演 8件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Kasetart University(タイ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Kasetsart University(タイ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] A new method for finding the minimum free energy pathway of ions and small molecule transportation through protein based on 3D-RISM theory and the string method2018

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 699 ページ: 22-27

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2018.03.034

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Size-dependent adsorption sites in a Prussian blue nanoparticle: A 3D-RISM study2017

    • 著者名/発表者名
      Nirun Ruankaew, Norio Yoshida, Yoshihiro Watanabe, Haruyuki Nakano, Saree Phongphanphanee
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 684 ページ: 117-125

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2017.06.053

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Solvatochromism and Preferential Solvation of Brooker's Merocyanine in Water-Methanol Mixtures2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Tanaka, Yukio Kawashima, Norio Yoshida, Haruyuki Nakano
    • 雑誌名

      J. Comput. Chem.

      巻: 38 号: 28 ページ: 2411-2419

    • DOI

      10.1002/jcc.24902

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of Solvation in Drug Design as Revealed by the Statistical Mechanics Integral Equation Theory of Liquids2017

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Information and Modeling

      巻: 57 号: 11 ページ: 2646-2656

    • DOI

      10.1021/acs.jcim.7b00389

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The ion-dependence of carbohydrate binding of CBM36: MD and 3D-RISM study2016

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Tanimoto, Masahiro Higashi, Norio Yoshida, Haruyuki Nakano
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 28 号: 34 ページ: 344005-344005

    • DOI

      10.1088/0953-8984/28/34/344005

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] pKa Prediction in Biological Systems Based on the Statistical Mechanics Theory of Liquids combined with the electronic structure theory2018

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 学会等名
      PACCON2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] An MD and 3D-RISM Approach to the Ion Transport of Channel Rhodopsin2018

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 学会等名
      American Chemical Society Meeting 2018 spring
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 芳香族化合物における磁気遮蔽効果に関する理論的研究2018

    • 著者名/発表者名
      大古場渉,井上頌基,渡邉祥弘,中野 晴之
    • 学会等名
      凝縮系の理論化学2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] pKaの理論的予測手法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      藤木涼,笠井友佳子,妹尾裕貴,松井亨,重田育照,吉田紀生,中野晴之
    • 学会等名
      凝縮系の理論化学2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 擬縮退摂動論に基づいた相対論2成分法の評価2018

    • 著者名/発表者名
      金丸恒大,井上頌基,東雅大,渡邉祥弘,中野晴之
    • 学会等名
      凝縮系の理論化学2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] pKa Prediction in Biological Systems Based on the Statistical Mechanics Theory of Liquids combined with the electronic structure theory2017

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 学会等名
      Computer aided drug design 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Statistical mechanics theory of solvation of biomolecules2017

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 学会等名
      The 9th Conference of the Asian Consortium on Computational Materials Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] pKa Prediction in Biological Systems Based on the Statistical Mechanics Theory of Liquids2017

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 学会等名
      The 21th international annual symposium on computational science and engineering (ANSCSE20)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theoretical study of ion transportation of light-driven channel2017

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 学会等名
      Joint EMLG/JMLG Annual Meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical study of ion transportation of light-driven channel2017

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 学会等名
      "KAKENHI International Symposium on “Studying the Function of Soft Molecular Systems”"
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 液体の積分方程式理論による膜イオン輸送の解析2017

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      大阪大学蛋白質研究所セミナー「膜イオン輸送の学際研究:計算科学から医学まで」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] New solvation free energy expression for the three-dimensional reference interaction site model combined with the distributed partial wave expansion correction2017

    • 著者名/発表者名
      Shoichi TANIMOTO, Norio YOSHIDA, Haruyuki NAKANO
    • 学会等名
      "KAKENHI International Symposium on “Studying the Function of Soft Molecular Systems”"
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 部分波展開法と3D-RISM法の結合による新たな溶媒和自由エネルギー計算式の提案2017

    • 著者名/発表者名
      谷本 勝一、吉田 紀生、中野 晴之
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 部分波展開法と3D-RISM法の結合による新たな溶媒和自由エネルギー計算式の提案2017

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Tanimoto, Norio Yoshida, Haruyuki Nakano
    • 学会等名
      生物物理年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical study of Zinc affinity for VHH antibody2017

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Handa, Shoichi Tanimoto, Norio Yoshida, Koki Makabe, Mitsuo Umetsu, Haruyuki Nakano
    • 学会等名
      "KAKENHI International Symposium on “Studying the Function of Soft Molecular Systems”"
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a theoretical prediction method for pKa2017

    • 著者名/発表者名
      Ryo Fujiki, Yukako Kasai, Norio Yoshida, Toru Matsui, Yasuteru Shigeta, Haruyuki Nakano
    • 学会等名
      "KAKENHI International Symposium on “Studying the Function of Soft Molecular Systems”"
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] pKaの理論的予測手法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      藤木涼, 笠井友佳子, 妹尾裕貴, 松井亨, 重田育照, 吉田紀生, 中野晴之
    • 学会等名
      柔らかな分子系全体合宿会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical study of biological processes based on integral equation of molecular liquids2016

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 学会等名
      4th International Conference on Computation for Science and Technology
    • 発表場所
      Langkawi, Malaysia
    • 年月日
      2016-11-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Role of calcium ion in molecular recognition process of calcium-dependent carbohydrate-binding module "2016

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Tanimoto, Masahiro Higashi, Norio Yoshida, Haruyuki Nakano
    • 学会等名
      Joint EMLG/JMLG Annual Meeting 2016
    • 発表場所
      Platanias, Creta, Greece
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FMO法と3D-RISM法の連成による生体分子の溶媒和理論2016

    • 著者名/発表者名
      吉田紀生
    • 学会等名
      第12回FMO研究会
    • 発表場所
      神戸大学統合研究拠点, 神戸市
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Selective ion adsorption of Prussian blue nanoparticle: A 3D-RISM study2016

    • 著者名/発表者名
      Nirun Ruankaew, Norio Yoshida, Yoshihiro Watanabe, Haruyuki Nakano, Saree Phongphanphanee
    • 学会等名
      ISSPIC XVIII - International Symposium on Small Particles and Inorganic Clusters
    • 発表場所
      Congress Centre Paviljonki, Jyvaskyla, Finland
    • 年月日
      2016-08-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical study of biological processes by molecular theory of solvation2016

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida
    • 学会等名
      The 20th international annual symposium on computational science and engineering
    • 発表場所
      Kasetsart University, Bangkok, Thai
    • 年月日
      2016-07-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] "Molecular Aspects of Solvation Investigated using Statistical Mechanics", in Leszczynski (Ed.) "Handbook of Computational Chemistry", 2nd edn2016

    • 著者名/発表者名
      Norio Yoshida, Katsura Nishiyama
    • 総ページ数
      17
    • 出版者
      Springer Science
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] Research Topics -Norio Yoshida-

    • URL

      https://sites.google.com/site/norioyoshida1973/research-topics-eng

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] Research Topics - Norio Yoshida

    • URL

      https://sites.google.com/site/norioyoshida1973/research-topics

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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