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2009 年度 実績報告書

脂質二分子膜でのドラッグの分配と会合のMDとNMRによる研究

研究課題

研究課題/領域番号 21300111
研究機関京都大学

研究代表者

松林 伸幸  京都大学, 化学研究所, 准教授 (20281107)

研究分担者 若井 千尋  京都大学, 化学研究所, 助教 (40293948)
キーワード脂質 / 二重膜 / 自由エネルギー / 分子動力学シミュレーション / エネルギー表示 / NOESY / 分布関数 / 分配係数
研究概要

膜貫通タンパク質の脂質膜結合の自由エネルギー解析を行った。膜貫通タンパク質として、glycophorin Aの膜貫通ドメインを検討した。23残基からなり、ヘリックスを形成することが知られている。膜貫通型の配置(垂直配置)と、タンパク質が膜に埋め込まれた配置(水平配置)の2つを比較検討した。水平配置では、水との直接接触はほとんどない。タンパク質の溶媒和自由エネルギーの計算には、エネルギー表示法を用いた。ここでの溶媒和とは、タンパク質の真空から膜内の上記2つの配置への移行である。溶媒和自由エネルギー計算において、溶媒種と扱われるのはDMPCと水、溶質はタンパク質そのものである。溶媒和自由エネルギーは、垂直配置で-133kcal/mol、水平配置で-113kcal/molであった。実験に符合して、垂直配置がより安定であることが分かる。自由エネルギー値を、DMPCからの寄与と水からの寄与に分割した。垂直配置ではDMPCと水からの寄与は、それぞれ、-76と-57kcal//mol、水平配置では、それぞれ、-85と-28kcal//molであった。脂質からの寄与は、水平配置でより安定である。疎水効果は、タンパク質が膜に埋め込まれた時の方が、強く効いている。水平配置でも、水からの寄与は無視できない。膜内部は、疎水環境であり、タンパク質に接触する水分子は事実上存在しない。10A以上離れた水分子との静電相互作用によるものである。分子間の水素結合は、垂直配置の方が、水平配置より圧倒的に多い。トータルで垂直配置が有利となっているのは、水の効果である。

  • 研究成果

    (40件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (34件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Newly Designed Neutron Diffraction Cell for Fluids at High Temperatures and High Pressures2010

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

      Japanese Journal of Applied Physics 49

      ページ: 016602(3)

    • 査読あり
  • [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.Matubayasi, 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. 147

      ページ: 96-101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Free-Energy Analysis of Solvation with the Method of Energy Representation2009

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 雑誌名

      Frontiers in Bioscience 14

      ページ: 3536-3549

    • 査読あり
  • [雑誌論文] エネルギー表示法による溶媒和の自由エネルギー解析2009

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 雑誌名

      熱測定 36

      ページ: 165-172

    • 査読あり
  • [学会発表] [CnmIm] [TFSA] イオン液体中のCO2のMDシミュレーションおよび 溶媒和自由エネルギー計算2010

    • 著者名/発表者名
      吉井未生, 松林伸幸, 竹内宗孝, 梅林泰宏, 石黒慎一
    • 学会等名
      電気化学会第77回大会
    • 発表場所
      富山
    • 年月日
      20100329-20100331
  • [学会発表] Free-energy analysis of the structural stability of cytochrome c2010

    • 著者名/発表者名
      狩野康人, 松林伸幸
    • 学会等名
      International Symposium on Hydration and ATP Energy
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20100308-20100310
  • [学会発表] Free-Energy Analysis of the Roles of Lipid and Water in Transmembrane Protein Configuration in Model Membrane2010

    • 著者名/発表者名
      Acep Purqon, Nobuyuki Matubayasi
    • 学会等名
      International Symposium on Hydration and ATP Energy
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20100308-20100310
  • [学会発表] 大規模分子シミュレーションと溶液理論の融合によるナノ不均一溶液系の自由エネルギー解析2010

    • 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 第4回公開シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      20100303-20100304
  • [学会発表] 水中における cytochrome cの構造安定性に対するエネルギー解析2010

    • 著者名/発表者名
      狩野康人, 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4回公開シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      20100303-20100304
  • [学会発表] Free-Energy Analysis of the Preferred Configuration of Transmembrane Protein in Model Membrane : Roles of Lipid and Water2010

    • 著者名/発表者名
      Acep PURQON, 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4回公開シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      20100303-20100304
  • [学会発表] イオン液体中の溶質回転運動の長時間ダイナミクス2010

    • 著者名/発表者名
      八坂能郎, 若井千尋, 中原勝, 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4回公開シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      20100303-20100304
  • [学会発表] エネルギー表示法による高分子材料の親溶媒性の研究2010

    • 著者名/発表者名
      川上智教, 茂本勇, 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4回公開シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      20100303-20100304
  • [学会発表] Free-energy analysis of functional, self-organizing systems in solution2010

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 学会等名
      Workshop "Solvation of bioactive compounds : bridging theory, computation and experiment"
    • 発表場所
      Leipzig, Germany
    • 年月日
      20100107-20100109
  • [学会発表] Solvation free energy of globular protein : a molecular dynamics study2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Saito, Taku Mizukami, Nobuyuki Matubayasi, Hidemi Nagao
    • 学会等名
      International Symposium on "Molecular Theory for Real Systems"
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      20100107-20100109
  • [学会発表] エネルギー表示溶液理論と分子シミュレーションの融合による溶液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
      第3回分子シミュレーションスクール -基礎から応用まで-
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      20091215-20091218
  • [学会発表] Free-Energy Analysis of Solvation in the Energetic Perspective2009

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 学会等名
      Mini-symposium on computation of interactions in biological systems
    • 発表場所
      Nove Hrady (Czech)
    • 年月日
      20091212-20091213
  • [学会発表] Free-Energy Analysis of Functional, Self-Organizing Systems in Solution2009

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 学会等名
      Meeting of JST-SSF/Vinnova Cooperative Programme on "Multidisciplinary BIO"
    • 発表場所
      Stockholm University (Sweden)
    • 年月日
      20091206-20091207
  • [学会発表] 全原子型シミュレーションによる球状タンパク質の水和特性評価2009

    • 著者名/発表者名
      齋藤大明, 松本圭介, 中村力, 水上卓, 松林伸幸, 西川清, 長尾秀実
    • 学会等名
      第23回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20091130-20091202
  • [学会発表] 水中における cytochrome cの構造安定性 : エネルギー表示法を用いた水和自由エネルギー計算による研究2009

    • 著者名/発表者名
      狩野康人, 松林伸幸
    • 学会等名
      第23回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20091130-20091202
  • [学会発表] Free-Energy Analysis of the Preferred Configuration of Transmembrane Protein in Model Membrane : Roles of Lipid and Water2009

    • 著者名/発表者名
      Acep PURQON, 松林伸幸
    • 学会等名
      第23回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20091130-20091202
  • [学会発表] 水和自由エネルギー計算を用いた cytochrome cの水中での構造安定性に関する研究2009

    • 著者名/発表者名
      狩野康人, 松林伸幸
    • 学会等名
      第32回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      20091118-20091120
  • [学会発表] Free-Energy Analysis of the Configuration of Transmembrane Protein in Model Membrane : Roles of Lipid and Water2009

    • 著者名/発表者名
      Acep PURQON, 松林伸幸
    • 学会等名
      第32回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      20091118-20091120
  • [学会発表] MDシミュレーションによるイオン液体中の回転運動の長時間ダイナミクス解析2009

    • 著者名/発表者名
      八坂能郎, 若井千尋, 中原勝, 松林伸幸
    • 学会等名
      第32回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      20091118-20091120
  • [学会発表] テトラヒドロピランの高温反応の機構と速度論研究2009

    • 著者名/発表者名
      木村浩, 中原勝, 松林伸幸
    • 学会等名
      第32回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      20091118-20091120
  • [学会発表] 生体モデル膜への分子結合様式はどのように曲率に依存するか?2009

    • 著者名/発表者名
      新谷恵, 中原勝, 松林伸幸
    • 学会等名
      第32回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      20091118-20091120
  • [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, 中原勝, 松林伸幸
    • 学会等名
      第32回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      20091118-20091120
  • [学会発表] 超臨界水中の並進および溶媒和殻のダイナミクスに対して水素結合相互作用の異方性の与える影響2009

    • 著者名/発表者名
      吉田健, 中原勝, 松林伸幸, 魚崎泰弘
    • 学会等名
      第32回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      20091118-20091120
  • [学会発表] Solvation Free Energy of Globular Proteins : A Molecular Dynamics Study2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Saito, Taku Mizukami, Nobuyuki Matubayasi, Kiyoshi Nishikawa, Hidemi Nagao
    • 学会等名
      International Conference on Computational Science 2009
    • 発表場所
      Bali, Indonesia
    • 年月日
      20091027-20091028
  • [学会発表] Hybrid quantum mechanical/molecular mechanical approach to the computation of the free energy change for chemical reactions in condensed systems2009

    • 著者名/発表者名
      H.Takahashi, R.Kishi, M.Nakano, N.Matubayasi
    • 学会等名
      The 12th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      北京 (中国)
    • 年月日
      20091026-20091029
  • [学会発表] Free-Energy Analysis of Functional, Self-Organizing Systems in Solution2009

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 学会等名
      NSYSU-KU Bilateral Symposium on Materials Chemistry
    • 発表場所
      国立中山大学 (高雄、台湾)
    • 年月日
      20090922-20090923
  • [学会発表] 分子動力学法による球状タンパク質の水和特性評価2009

    • 著者名/発表者名
      齋藤大明, 松本圭介, 中村力, 水上卓, 松林伸幸, 西川清, 長尾秀実
    • 学会等名
      第3回分子科学討論会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      20090921-20090924
  • [学会発表] ATP加水分解の自由エネルギー解析 : エネルギー表示法による水・タンパク質複合系の自由エネルギー計算2009

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 学会等名
      新学術領域研究「水を主役としたATPエネルギー変換」第1回全体会議
    • 発表場所
      大阪ガーデンパレス
    • 年月日
      20090908-20090910
  • [学会発表] Self-Diffusion for Water and Organic Solvents in Sub-and Supercritical Conditions Studied by High-Temperature NMR method2009

    • 著者名/発表者名
      Ken Yoshida, Nobuyuki Matubayasi, Yasuhiro Uosaki, Masaru Nakahara
    • 学会等名
      Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
    • 発表場所
      Tokyo International Exchange Center
    • 年月日
      20090726-20090731
  • [学会発表] Hydrothermal Chemistry of Formic Acid and a New Scheme of Hydrogen Technology2009

    • 著者名/発表者名
      Masaru Nakahara, Ken Yoshida, Yoshiro Yasaka, Yasuo Tsujino, Chihiro Wakai, Nobuyuki Matubayasi
    • 学会等名
      Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
    • 発表場所
      Tokyo International Exchange Center
    • 年月日
      20090726-20090731
  • [学会発表] Free energy of solvation in the energetic perspective2009

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 学会等名
      International Symposium on Multi-Scale Dynamics of Protein Complex Formation and Function
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      20090714-20090716
  • [学会発表] 溶液理論と大規模分子シミュレーションの融合による機能性分子集合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
      JST戦略的国際科学技術協力推進事業 : 日瑞研究交流「核酸医薬品伝達のための新規方法論の開発」
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2009-08-10
  • [学会発表] Extended Concept of Solvation toward Free-Energy Analysis of Nano-Inhomogeneous Systems2009

    • 著者名/発表者名
      松林伸幸
    • 学会等名
      International Mini-workshop on "Hydration and ATP Energy"
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2009-07-11
  • [学会発表] 溶液理論と大規模分子シミュレーションの融合による機能性分子集合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
      第16回ファーマサイエンスフォーラム「明日の創薬と生物物理化学」
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2009-06-11
  • [図書] Advances in Quantum Chemistry2010

    • 著者名/発表者名
      H.Takahashi, N.Matubayasi, M.Nakano
    • 総ページ数
      68
    • 出版者
      Development of a Quantum Chemical Method Combined with a Theory of Solutions--Free-Energy Calculation for Chemical Reactions by Condensed Phase Simulations

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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