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2015 年度 実施状況報告書

弱結合条件下の荷電タンパク質間実効相互作用と相挙動における溶媒分子の役割

研究課題

研究課題/領域番号 15K05249
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)

研究分担者 吉森 明  新潟大学, 自然科学系, 教授 (90260588)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード荷電タンパク質溶液 / 実効相互作用 / 平衡クラスター / 電解質溶液 / コロイド分散系 / 積分方程式理論 / シミュレーション / DLVO理論
研究実績の概要

本研究課題では巨大荷電分子が有限濃度の場合にも相関関数を計算しており、巨大荷電分子の二体相関関数を直接計算できる。その結果から小角散乱実験で得られるSeff(k)を評価できる。そこで、二体分布関数g(r)、実効相互作用W(r)、及び実効構造因子Seff(k)を用いて議論を進めた。今年度は特に共イオン効果に関する実験が筑波大学の菱田グループから出てきた事から、無限希釈の場合まで含めて現在我々が用いている積分方程式理論の評価を行った。共イオンの価数効果は、DLVO理論によるものもあるが、菱田らの実験結果はDLVO理論の予測と逆の価数依存性であった。予想外に計算に時間がかかったが、積分方程式理論の結果も菱田らの結果と定性的に一致しており、DLVO理論が弱結合の場合にも問題を抱えている事が示唆される結果にまとまりつつ有る。また、強結合の場合にもDLVO理論と逆の共イオン価数依存性が実験的に示されていたが、積分方程式理論の場合にも明瞭にその様なDLVO理論と逆の共イオン価数依存性が得られる事が分かった。この傾向は強結合から弱結合と連続的に繋がっているようである。ただし、Seff(k)のピークだけでは必ずしも観測しやすく無い事も分かった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

予想を超えて進んでいるとは言えないが、関連する脇道に入った事でDLVO理論そのものをもう少し丁寧に検討し直す必要がある事がわかって来た。この事は、とても意義深い。非線形ポアソン-ボルツマン方程式の解との比較を行う必要がある事がわかって来た。これらの点は大きく進んだと言える。一方で、調べるべき課題が増えてしまった事、平衡クラスターの存在量などについての計算は滞った事が不十分な事であった。これらに関しては早く追いつく必要が有る。この様な状況を考慮して、概ね順調としている。

今後の研究の推進方策

院生が切り替わって出版作業に切れ目がで来てしまっている事が問題である。引き継ぎ資料を元に出版を急ぐ事、及び平衡クラスターの存在量などについての計算と岡山大の墨らの方法の再評価、また分子シミュレーションとの組み合わせによる評価を進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

当該年度中にキャンパス移転があり、移動中の機器の不具合が予想され、本来予定されていた計算機の購入を後にずらした事が大きい。特に移転が10月から11月にかけて行われ、様々な作業の収束が年度末になったため、新年度になってから計算機の再検討を行う事にした。

次年度使用額の使用計画

院生の卒業に伴い大規模計算を行う時期は6月以降にする方が良くなって来た。そこで、夏期を目処に計算機の導入を行う予定である。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (18件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [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 – 2016-03-22
  • [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 – 2015-11-24
    • 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 – 2015-11-23
    • 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 – 2015-11-23
    • 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 – 2015-11-23
    • 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 – 2015-11-23
    • 国際学会
  • [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 – 2015-10-23
  • [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 – 2015-10-23
  • [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 – 2015-09-15
    • 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 – 2015-09-15
  • [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 – 2015-09-15
  • [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 – 2015-09-13
  • [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 – 2015-07-24
    • 国際学会
  • [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 – 2015-07-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Aggregation behavior of macroanions in an electrolyte solution2015

    • 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 – 2015-07-04
  • [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 – 2015-07-04
  • [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 – 2015-07-04
  • [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 – 2015-07-04
  • [図書] 安池智一、秋山良2016

    • 著者名/発表者名
      エントロピーからはじめる熱力学
    • 総ページ数
      300
    • 出版者
      放送大学教育振興会

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公開日: 2017-01-06  

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