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ヒトの身体の3分の2は水分子である。つまり、水分子は生物が生きていく上で必須の物質である。体内にある水分子の含量は、生体組織や細胞レベルで巧妙かつ精密に調整されている。細胞は膜によって仕切られているが、膜は疎水性の脂質から構成されているため、基本的には水分子を通さない。そのため、膜の中には水分子を通す「穴」が存在し、その「穴」を介して分子の調整を行っているのである。アクアポリン(AQP)は水分子を選択的に透過する「穴」である。現在までの研究で、AQPは全身に分布しており、ヒトを含めた哺乳類には13種類のAQPが存在することが知られている。一方、AQPの機能を阻害するような臨床応用可能な阻害剤は見つかっていない。生化学実験により、水銀などの金属が水分子の透過を阻害することが知られているのみである。そこで、分子動力学的手法を用いて、水銀によるAQPの水分子透過阻害機構について解明することを研究の主な目的とした。
まず、AQP1の結晶解析構造(PDB entry: 1J4N)をPOPEで構成された脂質二重膜に埋め込み、水分子(TIP3P)を発生させ、一辺が約110Åの立方体セルを構築した。このセルについて、温度(310K)、圧力(1atom)一定(NPT)の周期境界条件下の平衡化状態の分子動力学(MD)計算を行った。遠距離からの寄与はParticle Mesh Ewald (PME)法により計算した。計算プログラムはamber8を用いた。
分子動力学計算の結果、両者の水分子透過率に違いが見られた。
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