| 研究課題/領域番号 |
19H01863
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
秋山 良 九州大学, 理学研究院, 准教授 (60363347)
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| 研究分担者 |
寺嶋 正秀 京都大学, 理学研究科, 教授 (00188674)
徳永 健 工学院大学, 教育推進機構(公私立大学の部局等), 教授 (30467873)
吉森 明 新潟大学, 自然科学系, 教授 (90260588)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 拡散係数 / タンパク質 / 構造変化 / 流体力学効果 / 溶媒和 / 分子動力学シミュレーション / 統計力学理論 / 揺動散逸定理 |
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| 研究実績の概要 |
主目的は、タンパク質の拡散係数と水和状態の関係を計算面で確認し、理論的に解明することであった。その応用として、拡散係数変化を機能部位変化と関係づけることを目指す。発展として、複数のスケールが混在する非平衡の物理現象の理解を深めたい。目標へのアプローチは、第１に、『タンパク質分子の構造変化と拡散係数の大変化に対する計算科学的確認』を行うことであった。また、第２に拡散係数の決定要因の中でも『移動する分子が流体から受ける摩擦の理解』を進めることであった。シンプルな系の研究についての計算も進行しているが、現状では、溶媒が水のケースまでは進んでおらず、電荷を持たない球形溶媒分子がモデル溶媒分子として用いられている。液体論の方法で成果が発表されつつある。一方でタンパク質を溶質分子として扱うモデルでは溶媒は水分子である。その最初の論文はすでに投稿されているが、レフェリーとの間で議論が続いている。
これらの内容に関連して、液体論やシミュレーション技法を蓄えてゆき、９件の研究会における発表が行われた。特に、The 15th Mini-Symposium on Liquids 2022における岩下 智哉 , 秋山良による発表『溶質の拡散係数に及ぼす溶質ー溶媒相互作用の影響評価指標の開発 / Index for Effect Caused by Solute-Solvent Interaction on Diffusion Coefficients of Solutes』では、上記の投稿中の論文の拡散係数の計算方法を踏まえて、構成原子ごとの拡散係数への寄与を分離する試みについて紹介された。この方法の発表と議論を踏まえて数値計算が進められる予定である。また、関連した実験研究が進み１件のレヴューが出版された。また原著論文の発表も１３件行われている。学会発表は多数である。
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| 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
概ね順調に進展しているが、投稿された理論論文のレフェリーとのやり取りで難航しており、この延長での報告にはならなかった。しかし、分子動力学シミュレーションを用いたタンパク質に対する拡散係数を評価する事についてはかなり確かな結果が得られつつあり、続報が期待できる状況になっている。また、寺嶋らの実験の結果も増えつつあり、理論計算の結果と比較検討の可能性がより広がりつつある。更に、単純な系でのストークスーアインシュタイン則の分子シミュレーションによる確認も進みつつあり、液体論による計算の論文の出版準備も整ってきつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
タンパク質の拡散係数に対する分子動力学シミュレーションの計算方法については確立しつつある。それは良いことではあるが、それを分子の各部分に分けて計算するなど分析方法についての検討を発表時の議論を踏まえて更に進める必要がある。また、レフェリーとのやりとりに苦しんでいる論文の出版を進める必要がある。実験は順調でこの後も着々と色々なタンパク質での拡散係数の評価を進めれば良いと考えられる。シンプルなシステムでの計算は、多様な重さやサイズの溶質での拡散係数の評価と溶媒和の関連について、タンパク質の分子シミュレーションで獲得した方法を応用して、分子動力学シミュレーションと理論計算の結果を積み上げる方向で、進めれば良いと考えており、進行中である。
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