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2007 年度 実績報告書

生体膜の物質輸送・分配に関する動的多核NMR法による研究

研究課題

研究課題/領域番号 18350004
研究機関京都大学

研究代表者

中原 勝  京都大学, 化学研究所, 教授 (20025480)

研究分担者 松林 伸幸  京都大学, 化学研究所, 准教授 (20281107)
岡村 恵美子  京都大学, 化学研究所, 教授 (00160705)
若井 千尋  京都大学, 化学研究所, 助教 (40293948)
キーワード膜 / NMR / NOESY / コレステロール / DPPC / DMPC / 曲率 / 緩和時間
研究概要

膜は、生体組織の「内」と「外」を分け、呼吸・栄養補給・代謝に必要な物質の輸送と分配を司る。本研究は、生体膜およびモデル膜における物質透過・分布の非侵襲的なその場測定の方法論を確立する。動的多核NMR法によって物質の捕獲・透過のダイナミクスを解析するとともに、コレステロールの膜内および溶液中での溶存状態を解析する。本年度は、dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC)のリン脂質二分子膜について、大きく曲率や温度を変えて、NOESY測定を行った。膜の曲率によって、温度依存性が異なることを見出し、また、曲率依存性そのものも決して単調ではないことを明らかにした。温度上昇に伴う相関距離の減少と原子間距離の減少との競合によって生じる現象である。生体膜モデルとして、ミセルがしばしば用いられているが、曲率依存性の解析は、モデル膜の妥当性を確立する上での大きなステップである。さらに、膜中でのコレステロールについて、NOE測定を行った。膜中のコレステロールは、運動性が悪く、NMRシグナルの取得そのものが、コレステロールの研究における大きな進展である。膜中でのコレステロールが、OH基を水相に向けた配置にあることを見出した。また、研究の進展の中で、spin-echoを用いて、広幅の膜信号の分離度を上げる新パルス系列(transient NOE-SE法)を案出した。直径の大きな膜に対しても適用可能であり、より現実の生体膜に近いモデル膜の研究に有力である。

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (15件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Slowdown of H/D Exchange Reaction Rate and Water Dynamics in Ionic Liquids: Deactivation of Solitary Water Solvated by Small Anions in 1-Buty1-3-Methylimidazolium Chloride.2007

    • 著者名/発表者名
      Yasaka, Y., Wakai, C., Matubayasi, N. & Nakahara, M.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A 111

      ページ: 541-543

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kinetic Study on Disproportionations of Cl Aldehydes in Supercritical Water: Methanol from Formaldehyde and Formic Acid2007

    • 著者名/発表者名
      Morooka, S., Matubayasi, N. & Nakahara, M.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A 111

      ページ: 2697-2705

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemical equilibrium of formaldehyde and methanediol in hot water: Free-energy analysis of the solvent effect.2007

    • 著者名/発表者名
      Matubayasi, N., Morooka, S., Nakahara, M. & Takahashi, H
    • 雑誌名

      J. Mol. Liq. 134

      ページ: 58-63

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-sensitivity Raman Spectroscopy of Supercritical Water and Methanol over a Wide Range of Density2007

    • 著者名/発表者名
      Yasaka, Y., Kubo, M., Matubayasi, N. & Nakahara, M
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Japan 80

      ページ: 1764-1769

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rotational dynamics of water and benzene controlled by anion field in ionicliquids: 1-butyl-3-methylimidazolium chloride and hexafluorophosphate.2007

    • 著者名/発表者名
      Yasaka, Y., Wakai, C., Matubayasi, N. & Nakahara, M
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys 127

      ページ: 104506(8)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solvation shell dynamics studied by molecular dynamics simulation in relation to the translational and rotational dynamics of supercritical water and benzene2007

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, K., Matubayasi, N. & Nakahara, M
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys 127

      ページ: 174509(13)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydration Free Energy of Hard-Sphere Solute over a Wide Range of Size Studied by Various Types of Solution Theories.2007

    • 著者名/発表者名
      Matubayasi, N., Kinoshita, M. & Nakahara, M
    • 雑誌名

      Condensed Matter Physics 10

      ページ: 471-480

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A New High Temperature Multinuclear Magnetic Resonance Probe for Structure, Dynamics, and Reaction in Supercritical Water.2007

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, K., Matubayasi, N., Nakahara, M., Ikeda, T. & Anai, T.
    • 雑誌名

      JEOL News 42

      ページ: 16-20

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高温多核拡散NMRプローブ開発と超臨界水中の構造・ダイナミクス・反応研究への応用2007

    • 著者名/発表者名
      吉田 健、松林 伸幸、中原 勝、池田 武義、穴井 孝弘
    • 雑誌名

      日本電子News 39

      ページ: 1-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高温多核拡散NMRプローブ開発と超臨界水中の構造・ダイナミクス・反応研究への応用2007

    • 著者名/発表者名
      中原 勝、松林 伸幸、八坂 能郎
    • 雑誌名

      化学 62

      ページ: 12-16

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cholesterol Location and Orientation in Aqueous Suspension of Large Unilamellar Vesicles of Phospholipid Revealed by Intermolecular Nuclear Overhauser Effect2007

    • 著者名/発表者名
      Giordani, C., Wakai, C., Yoshida, K., Okamura, E., Matubayasi, N. & Nakahara, M
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B 111

      ページ: 2622-2628

    • 査読あり
  • [学会発表] イミダゾリウム系およびアルキルアンモニウム系イオン液体中での水およびベンゼンの回転ダイナミクスのNMRによる解析2008

    • 著者名/発表者名
      木村 浩、八坂 能郎、若井 千尋、松林 伸幸、中原 勝
    • 学会等名
      日本化学会第88春季年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20080326-20080330
  • [学会発表] リン脂質二分子膜における分子間相互作用のNOE観測:ベシクルサイズ効果と温度効果2008

    • 著者名/発表者名
      新谷 恵、吉田 健、松林 伸幸、中原 勝
    • 学会等名
      日本化学会第88春季年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20080326-20080330
  • [学会発表] 重水素化イオン液体中におけるイミダゾリウムカチオンの立体構造及び液体構造の過渡的1HNOE法による解析2008

    • 著者名/発表者名
      若井 千尋、八坂 能郎、松林 伸幸、中原 勝
    • 学会等名
      日本化学会第88春季年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20080326-2008-0330
  • [学会発表] 溶媒和殻概念から見た超臨界水のダイナミクスのMDによる研究2008

    • 著者名/発表者名
      中原 勝、吉田 健、松林 伸幸
    • 学会等名
      文部科学省「最先端・高性能スーパーコンピュータの開発利用」プロジェクト 次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェアの研究開発 第2回公開シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      20080304-20080305
  • [学会発表] 生体モデル膜への物質結合の自由エネルギー解析2007

    • 著者名/発表者名
      松林 伸幸、篠田 渉、中原 勝
    • 学会等名
      第21回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      20071126-20071128
  • [学会発表] 分子動力学計算による脂質二重層膜内コレステロールNMRスペクトルの分子機構の研究2007

    • 著者名/発表者名
      安藤 嘉倫、吉井範行、吉田健、松林伸幸、中原 勝、岡崎 進
    • 学会等名
      第21回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      20071126-20071128
  • [学会発表] Free-Energy Analysis of Binding into Nanoscale Structures in Solution with the Method of Energy Representation2007

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Matubayasi, Wataru Shinoda, Masaru Nakahara
    • 学会等名
      Joint Conference of JMLG/EMLG Meeting 2007 and 30th Symposium on Solution Chemistry of Japan
    • 発表場所
      Fukuoka University, Fukuoka
    • 年月日
      20071121-20071125
  • [学会発表] Hydrothermal C-C Bond Formation with Formic Acid from C2 to C3 Compounds: Lactic Acid from Acetaldehyde2007

    • 著者名/発表者名
      Saiko Morooka, Nobuyuki Matubayasi, Masaru Nakahara
    • 学会等名
      Joint Conference of JMLG/EMLG Meeting 2007 and 30th Symposium on Solution Chemistry of Japan
    • 発表場所
      Fukuoka University, Fukuoka
    • 年月日
      20071121-20071125
  • [学会発表] Self-diffusion and rotation in supercritical water and benzene and their dependencies on the solvation shell state and lifetime2007

    • 著者名/発表者名
      Ken Yoshida, Nobuyuki Matubayasi, and Masaru Nakahara
    • 学会等名
      Joint Conference of JML G/EMLG Meeting 2007 and 30th Symposium on Solution Chemistry of Japan
    • 発表場所
      Fukuoka University, Fukuoka
    • 年月日
      20071121-20071125
  • [学会発表] Rotaional Dynamics of Water in Imidazolium Ionic Liquids Controlled by Anion Field: Cl-and PF_6-2007

    • 著者名/発表者名
      Yoshiro Yasaka, Chihiro Wakai, Nobuyuki Matubayasi, Masaru Nakahara
    • 学会等名
      Joint Conference of JMLG/EMLG Meeting 2007 and 30th Symposium on Solution Chemistry of Japan
    • 発表場所
      Fukuoka University, Fukuoka
    • 年月日
      20071121-20071125
  • [学会発表] Comparative Free-Energy Analysis of Aromatic Compounds Solvated in Octanol and Water2007

    • 著者名/発表者名
      Jianyi Wang, Nobuyuki Matubayasi, and Masaru Nakahara
    • 学会等名
      Joint Conference of JMLG/EMLG Meeting 2007 and 30th Symposium on Solution Chemistry of Japan
    • 発表場所
      Fukuoka University, Fukuoka
    • 年月日
      20071121-20071125
  • [学会発表] NMR NOE study on vertical fluctuation and orientational relaxation of intermolecular correlation in lipid bilayer2007

    • 著者名/発表者名
      Ken Yoshida, Megumi Shintani, Nobuyuki Matubayasi, and Masaru Nakahara
    • 学会等名
      Joint Conference of JMLG/EMLG Meeting 2007 and 30th Symposium on Solution Chemistry of Japan
    • 発表場所
      Fukuoka University, Fukuoka
    • 年月日
      20071121-20071125
  • [学会発表] Dynamics of Solvation of Water and Benzene in Imidazolium-Based and Pyrrolidinium-Based Ionic Liquids: The Effects of Local Electric Field2007

    • 著者名/発表者名
      Yoshiro Yasaka, Hiroshi Kimura, Chihiro Wakai, Nobuyuki Matubayasi, Masaru Nakahara
    • 学会等名
      Joint Conference of JMLG/EMLG Meeting 2007 and 30th Symposium on Solution Chemistry of Japan
    • 発表場所
      Fukuoka University, Fukuoka
    • 年月日
      20071121-20071125
  • [学会発表] 高温高圧水中におけるギ酸を用いたC-C結合生成反応:アセトアルデヒドから乳酸への化学進化2007

    • 著者名/発表者名
      諸岡 紗以子、松林 伸幸、中原 勝
    • 学会等名
      第48回高圧討論会
    • 発表場所
      倉吉パークスクエア
    • 年月日
      20071120-20071122
  • [学会発表] Anion-field Effect on Rotational Dynamics of Water and Benzene in Ionic Liquids: 1-Butyl-3-methylimidazolium Chloride and Hexafluorophosphate2007

    • 著者名/発表者名
      Chihiro Wakai, Yoshiro Yasaka, Nobuyuki Matubayasi, and Masaru Nakahara
    • 学会等名
      The 2nd International Congress on Ionic Liquids (COIL-2)
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20070805-20070810
  • [図書] 集合体の熱力学・統計熱力学2007

    • 著者名/発表者名
      中原 勝
    • 総ページ数
      189
    • 出版者
      岩波書店

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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