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2008 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  姫路獨協大学, 薬学部, 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 / 分子シミュレーション / 緩和時間
研究概要

脂質膜は、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)中のコレステロール関連化合物の運動性の系統的な研究を行った。OH基の存在、ステロイド骨格、分子長さの3つの因子に注目し、それぞれの効果を検討した。OH基の存在によって、運動性が大きく変わることが見出された。OH基が存在すると、分子配向に制限が生じて、分子の運動性は落ちる。逆に、OH基が無いときは、配向の自由度の増大のために、NMR信号の線幅は減少する。ビタミンD2やノニルフェノールなどとの比較により、ステロイド骨格が存在しなくても、運動が制限されることを見出した。また、分子長さが大きくなると、運動性が落ちる。その効果は、コレステロールのみならず、アルキルフェノールにおいても顕著であり、OH基の存在と分子長さの因子と内分泌撹乱作用との関連が示唆された。また、OH基が存在しないときは、配向の制限因子が無いために、膜内位置が変化し、化学シフトに影響を与えることも見出した。さらに、脂質膜結合の支配因子を明らかにするために、脂質膜への分子結合の自由エネルギー解析を行った。結合分子が疎水性のときも、存在位置が水との界面に近ければ、水は引力的に働くことが見出された。

  • 研究成果

    (42件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (31件)

  • [雑誌論文] Water as an In-situ NMR Indicator for Impurity Acids in Ionic Liquids2009

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

      Analytical Chemistry 81

      ページ: 400-407

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-diffusion coefficients for water and organic solvents in extremely low-density supercritical states2009

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

      J. Mol. Liq.

    • 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 Effect2008

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

      J. Phys. Chem. B 112

      ページ: 2622-2628

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of the dominant hydration structures among the ionic species in aqueous solution : Novel quantum mechanics/molecular mechanics simulations combined with the theory of energy representation2008

    • 著者名/発表者名
      H. Takahashi, H. Ohno, T. Yamauchi, R. Kishi, S. Furukawa, M. Nakano, N. Matubayasi
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys 128

      ページ: 064507

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Partial Pair Correlation Functions of Low-Density Supercritical Water Determined by Neutron Diffraction with the H/D Isotopic Substitution Method2008

    • 著者名/発表者名
      T. Otomo, H. Iwase, Y. Kameda, N. Matubayasi, K. Itoh, S. Ikeda, M. Nakahara
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B 112

      ページ: 4687-4693

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computation of the reduction free energy of coenzyme in aqueous solution by the QM/MM-ER method2008

    • 著者名/発表者名
      H. Takahashi, H. Ohno, R. Kishi, M. Nakano, N. Matubayasi
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett. 456

      ページ: 176-180

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Free-energy analysis of the molecular binding into lipid membrane with the method of energy representation2008

    • 著者名/発表者名
      N. Matubayasi, W. Shinoda, M. Nakahara
    • 雑誌名

      T. Chem. Phys 128

      ページ: 195107

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrothermal C-C Bond Formation and Disproportionation of Acetaldehyde with Formic Acid2008

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

      J. Phys. Chem. A 112

      ページ: 6950-6959

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Free-Energy Change of Inserting Halothane into Different Depths of a Hydrated DMPC Bilayer2008

    • 著者名/発表者名
      P. L. Chau, K. M. Tu, K. K. Liang, S. L. Chan, N. Matubayasi
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett. 462

      ページ: 112-115

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computation of the free energy change associated with one-electron reduction of coenzyme immersed in water : A novel approach with in the framework of the quantum mechanical/molecular mechanical method combined with the theory of energy representation2008

    • 著者名/発表者名
      H. Takahashi, H. Ohno, R. Kishi, M. Nakano, N. Matubayasi
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys 128

      ページ: 205103

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-diffusion coefficients for water and organic solvents at high-temperatures along the coexistence curve2008

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

      J. Chem. Phys 128

      ページ: 21450

    • 査読あり
  • [学会発表] 溶液内のナノスケール構造体の自由エネルギー解析2009

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 学会等名
      電気化学会第76回大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20090329-20090331
  • [学会発表] 溶液化学の現状と将来の展望2009

    • 著者名/発表者名
      中原勝
    • 学会等名
      電気化学会第76回大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20090329-20090331
  • [学会発表] NMRを用いた単糖の熱分解挙動の解析2009

    • 著者名/発表者名
      木村浩, 松林伸幸, 中原勝
    • 学会等名
      日本化学会第89春季年会
    • 発表場所
      船橋
    • 年月日
      20090327-20090330
  • [学会発表] 溶液NMRによる脂質膜中のドラッグ分子の運動性を支配する相互作用因子の検討2009

    • 著者名/発表者名
      新谷恵, 林伸幸, 中原勝
    • 学会等名
      日本化学会第89春季年会
    • 発表場所
      船橋
    • 年月日
      20090327-20090330
  • [学会発表] イオン液体中でのアルデヒド不均化反応2009

    • 著者名/発表者名
      伊能博臣, 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89春季年会
    • 発表場所
      船橋
    • 年月日
      20090327-20090330
  • [学会発表] エネルギー表不法による機能性分子の脂質膜結合の自由エネルギー解析2009

    • 著者名/発表者名
      Acep PURQON, 松林伸幸, 中原勝
    • 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3回公開シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      20090304-20090305
  • [学会発表] エネルギー表法による機能性分子系の自由エネルギー解析2009

    • 著者名/発表者名
      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 次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェア説明会
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      2009-03-11
  • [学会発表] エネルギー表不法による機能性分子系の自由エネルギー解析2009

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 学会等名
      東レ計算科学要素技術連絡会
    • 発表場所
      大津
    • 年月日
      2009-02-12
  • [学会発表] 分子シミュレーションと溶液理論の融合による脂質膜系の自由エネルギー解析2009

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 学会等名
      次世代スパコン「ナノ統合拠点」連続研究会「膜、ミセル(ソフト複雑系の分子科学)」
    • 発表場所
      法華クラブ京都
    • 年月日
      2009-02-10
  • [学会発表] ミセルおよび脂質膜系への分子結合の自由エネルギー解析2009

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 学会等名
      次世代スパコン「ナノ統合拠点」連続研究会 「DDSナノキャリヤー-ミセル、脂質膜、タンパク質複合体を中心として-」
    • 発表場所
      東京女子医科大学
    • 年月日
      2009-01-29
  • [学会発表] エネルギー表示法による溶媒効果の自由エネルギー解析-2009

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 学会等名
      第8回化学・材料研究セミナー
    • 発表場所
      九州大学国際ホール
    • 年月日
      2009-01-24
  • [学会発表] 水和自由エネルギー計算はどこまできたか? -精度と規模、現状とブレークスルー2008

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 学会等名
      第46回日本生物物理学会
    • 発表場所
      博多
    • 年月日
      20081203-20081205
  • [学会発表] 回転運動方程式の解法および溶液理論に基づく自由エネルギー計算法の新規開発と応用2008

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 学会等名
      第22回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20081117-20081119
  • [学会発表] エネルギー表示法によるタンパク質への基質結合の自由エネルギー解析2008

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸, 中原勝
    • 学会等名
      第22回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20081117-20081119
  • [学会発表] エネルギー表示法による溶液中での接触イオン対生成の自由エネルギー(その2)2008

    • 著者名/発表者名
      竹内宗孝, 松林伸幸, 梅林泰宏, 石黒慎一
    • 学会等名
      第22回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20081117-20081119
  • [学会発表] エネルギー表示法によるタンパク質への基質結合の自由エネルギー解析2008

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸, 中原勝
    • 学会等名
      第31回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      20081112-20081114
  • [学会発表] NMRによるイオン液体中の酸性不純物の微量分析2008

    • 著者名/発表者名
      八坂能郎, 若井千尋, 松林伸幸, 中原勝
    • 学会等名
      第31回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      20081112-20081114
  • [学会発表] リン脂質二分子膜中に取り込まれたドラッグのNMR観測2008

    • 著者名/発表者名
      新谷恵, 松林伸幸, 中原勝
    • 学会等名
      第31回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      20081112-20081114
  • [学会発表] 単糖・二糖の燃焼分解挙動のNMR観察2008

    • 著者名/発表者名
      木村浩, 松林伸幸, 中原勝
    • 学会等名
      第31回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      20081112-20081114
  • [学会発表] Free-energy change of Inserting Halothane in to Different Depths of a DMPC Membrane2008

    • 著者名/発表者名
      P. -L. Chau, K. M. Tu, K. K. Liang, S. L. Chan, Nobuyuki Matubayasi
    • 学会等名
      CCP5 Annual Meeting Surfaces and Interfaces
    • 発表場所
      ロンドン
    • 年月日
      20080908-20080910
  • [学会発表] Diffusion Dynamics of Supercritical Water Studied by NMR and MD2008

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Matubayasi, Ken Yoshida, M. Nakahara
    • 学会等名
      The 15th International Conference on the Properties of Water and Steam
    • 発表場所
      ベルリン
    • 年月日
      20080907-20080911
  • [学会発表] Kinetics and Equilibrium of the Reversible Formic Acid Decomposition in Hot Water2008

    • 著者名/発表者名
      Yoshiro Yasaka, Ken Yoshida, Chihiro Wakai, N. Matubayasi, M. Nakahara
    • 学会等名
      The 15th International Conference on the Properties of Water and Steam
    • 発表場所
      ベルリン
    • 年月日
      20080907-20080911
  • [学会発表] High-Temperature Multinuclear-Magnetic-Resonance Probe for the Analysis of Structure, Dynamics, and Chemical Reactionsin Supercritical Water2008

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda, T. Anai, K. Yoshida, N. Matubayasi, M. Nakahara
    • 学会等名
      The 15th International Conference on the Properties of Water and Steam
    • 発表場所
      ベルリン
    • 年月日
      20080907-20080911
  • [学会発表] Molecular dynamics study on molecular origin of 1H-NMR spectrum of cholesterol in lipid bilayer2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Andoh, N. Yoshii, Ken Yoshida, N. Matsubayashi, M. Nakahara, S. Okazaki
    • 学会等名
      The 15th International Conference on the Properties of Water and Steam
    • 発表場所
      ベルリン
    • 年月日
      20080907-20080911
  • [学会発表] Molecular dynamics study on molecular origin of 1H-NMR spectrum of cholesterol in lipid bilayer2008

    • 著者名/発表者名
      Yoshimichi Andoh, Noriyuki Yoshii, Ken Yoshida, Nobuyuki Matsubayashi, Masaru Nakahara, Susumu Okazaki
    • 学会等名
      EMLG/TMLG Annual Meeting 2008
    • 発表場所
      リスボン
    • 年月日
      20080831-20080904
  • [学会発表] Free-Energy Analysis of Nano-Organized Systems in Solution2008

    • 著者名/発表者名
      N. Matubayasi
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on "Molecular Theory for Real Systems"
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      20080804-20080806
  • [学会発表] Free-Energy Analysis of Functional, Self-Organizing Systems in Solution2008

    • 著者名/発表者名
      N. Matubayasi, W. Shinoda, M. Nakahara
    • 学会等名
      The 1st International Conference of the Grand Challenge to Next-Generation Integrated Nanoscience
    • 発表場所
      Tokyo Academic Park
    • 年月日
      20080603-20080607
  • [学会発表] MD Simulation on the Slow Rotational Dynamics in Ionic Liquids2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Yasaka, C. Wakai, N. Matubayasi, M. Nakahara
    • 学会等名
      The 1st International Conference of the Grand Challenge to Next-Generation Integrated Nanoscience
    • 発表場所
      Tokyo Academic Park
    • 年月日
      20080603-20080607
  • [学会発表] The 1st International Conference of the Grand Challenge to Next-Generation Integrated Nanoscience2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Andon, N. Yoshii, K. Yoshida, N. Matubayasi, M. Nakahara, S. Okazaki
    • 学会等名
      The 1st International Conference of the Grand Challenge to Next-Generation Integrated Nanoscience
    • 発表場所
      Tokyo Academic Park
    • 年月日
      20080603-20080607
  • [学会発表] エネルギー表示法による溶媒効果の自由エネルギー解析2008

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 学会等名
      第7回九州溶液化学懇談会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2008-07-23
  • [学会発表] エネルギー表示法による溶媒効果の自由エネルギー解析2008

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 学会等名
      富士通計算化学ユーザーフォーラム2008
    • 発表場所
      富士通幕張システムフボラトリ
    • 年月日
      2008-06-11

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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