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多価カチオンによって媒介される酸性蛋白質間引力の制御と動的秩序構造

公募研究

研究領域生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現
研究課題/領域番号 26102533
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

秋山 良  九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60363347)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2014年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードマクロアニオン間実効引力 / 多価カチオン / タンパク質間相互作用 / 相図 / 電解質溶液 / 積分方程式理論 / シミュレーション / 蛋白質間相互作用 / 国際情報交換
研究実績の概要

前年度までに積分方程式理論を用いて得られている実効相互作用を元に、第2ビリアル係数の計算、シミュレーションを行い、実験的に求められている同符号に帯電したタンパク質の凝集挙動の再現に成功した。これが最も重要な成果であったと思う。少々具体的に述べると、酸性タンパク質は負に帯電している球状タンパク質であるが、金属多価カチオンの添加により凝集する。この凝集挙動は金属多価カチオンがmMオーダーでこの起き、更に濃度が高くなると凝集が起きにくくなる。また、凝集が起きはじめる濃度は、タンパク質分子の濃度が高くなるに従って高くなる。我々は蛋白質(アクチン)を荷電剛体球としてモデル化して来たが、このレベルのモデルでもこの相図がかなり適切に計算される事が分かった。また、荷電剛体球の電荷を増減する事で、凝集の起きる濃度域がシフトする事が分かった。ADP結合型アクチンとATP結合型アクチンのフィラメントへの結合能に差があるが、今回考えている実効相互作用がその現象を制御しているという仮説をサポートする結果である。
この実効相互作用に基づいて、アクチン様タンパク質分子構造を仮定してトレッドミル運動の粗視化シミュレーションの計算まで行う予定であったがそれが完成しなかった事が未到達課題となった。これは今後も継続して挑戦したい。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 6件、 招待講演 8件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Effects of Solvation Structure on Diffusion of Large Particle in Binary Mixture Studied by Perturbation Theory2014

    • 著者名/発表者名
      Yuka Nakamura, Akira Yoshimori, and Ryo Akiyama
    • 雑誌名

      J. Mol. Liq.

      巻: 200 ページ: 85-88

    • DOI

      10.1016/j.molliq.2014.06.021

    • 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] Attractive interaction between macroanions mediated by multivalent cations in biological fluids2014

    • 著者名/発表者名
      Shingo Fujihara, and Ryo Akiyama
    • 雑誌名

      J. Mol. Liq.

      巻: 200 ページ: 89-94

    • DOI

      10.1016/j.molliq.2014.06.022

    • 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] Hidden peak of radial distribution function and effective attraction between like-charged proteins caused by translational motion of solvent molecules2014

    • 著者名/発表者名
      Ryo Akiyama, Takumi Yamashita, and Shingo Fujihara
    • 雑誌名

      J. Mol. Liq.

      巻: 200 ページ: 72-76

    • DOI

      10.1016/j.molliq.2014.06.004

    • 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] Choice of the center of water molecules in calculations of partial molar volume of single ions immersed in water: A molecular simulation study2014

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Kawabata, and Ryo Akiyama
    • 雑誌名

      J. Mol. Liq.

      巻: 200 ページ: 67-71

    • DOI

      10.1016/j.molliq.2014.05.022

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Perturbation Theory of Large-Particle Diffusion in a Binary Solvent Mixture2014

    • 著者名/発表者名
      Yuka Nakamura, Akira Yoshimori, Ryo Akiyama
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: (印刷中) 号: 6 ページ: 064601-064601

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.064601

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 同符号コロイド粒子間相互作用における同符号イオンの価数依存性2016

    • 著者名/発表者名
      山下拓海、秋山 良
    • 学会等名
      日本物理学会 第71回年次大会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 電解質溶液中の同符号荷電コロイド粒子間実効引力と蛋白質溶液の相図2015

    • 著者名/発表者名
      秋山良
    • 学会等名
      慶応義塾大学理工学部物理学科談話会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effective attraction between negatively charged sites on proteins and ordering of proteins in an electrolyte solution2015

    • 著者名/発表者名
      Ryo Akiyama
    • 学会等名
      The 4th International Symposium “Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for creation of integrated functions”(新学術領域研究『動的秩序と機能』第4回国際シンポジウム)
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Aggregation of acidic proteins and effective attraction between like-charged particles2015

    • 著者名/発表者名
      Takuto Sawayama, Ryo Akiyama
    • 学会等名
      The 4th International Symposium “Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for creation of integrated functions”(新学術領域研究『動的秩序と機能』第4回国際シンポジウム)
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of depletion interaction on the crystallization
2015

    • 著者名/発表者名
      Ayumi Suematsu, Akira Yoshimori, Ryo Akiyama
    • 学会等名
      The 4th International Symposium “Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for creation of integrated functions”(新学術領域研究『動的秩序と機能』第4回国際シンポジウム)
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dependence of effective interaction between macroanions in electrolyte solution on valence of co-ions2015

    • 著者名/発表者名
      Takumi Yamashita, Ryo Akiyama
    • 学会等名
      The 4th International Symposium “Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for creation of integrated functions”(新学術領域研究『動的秩序と機能』第4回国際シンポジウム)
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電解質溶液内におけるマクロアニオン凝集の相図の計算2015

    • 著者名/発表者名
      澤山拓斗、秋山良
    • 学会等名
      第38回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      高知
    • 年月日
      2015-10-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 電解質溶液中のマクロアニオン間実効相互作用に同符号イオンの価数が与える効果2015

    • 著者名/発表者名
      山下拓海、秋山良
    • 学会等名
      第38回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      高知
    • 年月日
      2015-10-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Spatiotemporal dynamic ordering regulated by ATP hydrolysis and effective attraction between negatively charged sites in a biofluid, International2015

    • 著者名/発表者名
      Ryo Akiyama
    • 学会等名
      The 53rd Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan, Formation of spatiotemporal dynamic ordering mediated by ATP hydrolysis (新学術 領域研究『動的秩序と機能』共催シンポジウム)
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Aggregation behavior of macroanions immersed in electrolyte solution2015

    • 著者名/発表者名
      Takuto Sawayama, Ryo Akiyama
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Preferential Solvation on Partial Molar Enthalpies in Binary Mixture Systems: Molecular Simulation Study2015

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Kawabata, Ryo Akiyama
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] マクロアニオン間相互作用に対する同符号小イオンの価数依存性2015

    • 著者名/発表者名
      山下拓海、秋山良
    • 学会等名
      第66回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      2015-09-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Phase behavior of Acidic Protein electrolyte solution: Theoretical approach with a simple model2015

    • 著者名/発表者名
      Ryo Akiyama, Takuto Sawayama
    • 学会等名
      2015 International Conference of Colloids and Interface Science
    • 発表場所
      Taipei
    • 年月日
      2015-07-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Co-ions with Different Valences on Effective Interaction between Macroanions in an Electrolyte Solution2015

    • 著者名/発表者名
      Takumi Yamashita, Ryo Akiyama
    • 学会等名
      2015 International Conference of Colloids and Interface Science
    • 発表場所
      Taipei
    • 年月日
      2015-07-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy Conversion Efficiency of Solvation Motor driven by a Reaction on the Motor Surface2015

    • 著者名/発表者名
      Ken Tokunaga, Ryo Akiyama
    • 学会等名
      The 9th Mini Symposium on Liquids
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2015-07-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Solute Size Dependence of Preferential Interaction in Hard-Sphere Mixture2015

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Kawabata, Ryo Akiyama
    • 学会等名
      The 9th Mini Symposium on Liquids
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2015-07-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Dependence of Effective Potential of Mean Force between Negatively Charged Colloidal Particles Immersed in an Electrolyte Solution on Charge of Small Anion2015

    • 著者名/発表者名
      Takumi Yamashita, Ryo Akiyama
    • 学会等名
      The 9th Mini Symposium on Liquids
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2015-07-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Aggregation behavior of macroanions in an electrolyte solutio2015

    • 著者名/発表者名
      Takuto Sawayama, Ryo Akiyama
    • 学会等名
      The 9th Mini Symposium on Liquids
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2015-07-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 静電相互作用による巨大分子構造形成とイオン交換による制御2015

    • 著者名/発表者名
      秋山良
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会『特別企画』水溶液における静電的相互作用の本質を探る
    • 発表場所
      日本大学 理工学部船橋キャンパス/薬学部、船橋
    • 年月日
      2015-03-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 同符号電荷間の引力とアクチンの会合挙動2014

    • 著者名/発表者名
      秋山良
    • 学会等名
      茨城大学理学部物理学科セミナー
    • 発表場所
      茨城大学、水戸
    • 年月日
      2014-11-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Association of Actin Monomers and Effective Attraction between Like-Charged Colloidal Particles Mediated by Multivalent Cations2014

    • 著者名/発表者名
      Ryo Akiyama
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会念会 シンポジウム『生体分子機械の動作機構を周りの水から眺めてみる』
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター、札幌
    • 年月日
      2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Interaction between like-charged particles and attractive patches on like-charged proteins2014

    • 著者名/発表者名
      Shingo Fujihara, Akira Yoshimori, Takuto Sawayama and *Ryo Akiyama
    • 学会等名
      International of Statistical Mechanics of Molecular Liquid on Soft Matter
    • 発表場所
      Kasetsart University, Bangkok, Tailand
    • 年月日
      2014-09-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多価カチオンによって媒介される 同符号アニオン間実効引力と秩序構造2014

    • 著者名/発表者名
      秋山良
    • 学会等名
      アニオンの科学研究会
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス
    • 年月日
      2014-09-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] エントロピーからはじめる熱力学2016

    • 著者名/発表者名
      安池智一、秋山良
    • 総ページ数
      300
    • 出版者
      放送大学教育振興会
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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