分子系の引き込み現象発現可能性に関する理論的研究

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23655101
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 長尾 秀実 金沢大学, 数物科学系, 教授 (30291892)
• キーワード: 引き込み現象 / 分子動力学シミュレーション / 自己組織化 / 高分子 / 脂質 / ミセル

研究概要

本年度は二原子分子や脂質ミセルのモデル分子を構築し、様々な条件下での引き込み現象の分子動力学シミュレーションによる研究を実施した。
前年度の研究結果では、分子密度が均一な高温状態では二原子分子振動の引き込み現象の観測は困難であった。一方、低温状態では二原子分子がクラスター化して、一部の少数分子クラスター内では分子振動に引き込み現象が観測された。本年度では二原子分子や脂質ミセルの振動モデル分子を構築し、様々な条件下での溶媒中の二個の分子間で振動引き込み現象の解析を行った。溶媒のない状態（真空中）かつ低温状態でのシミュレーション結果からは、粒子数、体積、温度が一定の条件下で振動の引き込み現象が観測できた。一方、粒子数、体積、エネルギーが一定の条件下では観測できなかった。そこで熱浴を含む粒子の運動方程式はファンデルポール方程式に帰属できることを示し、シミュレーション中の熱浴による相互作用が引き込み現象の原因であることを示した。次に溶媒中のモデル分子のシミュレーションを実施した。低密度溶媒中の分子間では引き込み現象は観測できなかったが、高密度溶媒中の二分子間では引き込み現象が誘発されることが分かった。
以上の結果から分子振動の引き込み現象は高密度の溶媒中で誘起される可能性が高いことが示すことができた。今後の課題として溶媒の粘性や物性と分子の引き込み現象に関する研究が挙げられる。

研究成果

• [雑誌論文] Theoretical Study on Entrainment Phenomenon in Model Molecular Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Nagao, S. Kawamoto, M. Rusmerryani, A. Purqon, K. Kawaguchi, H. Saito
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1518 ページ: 729-732
  • DOI: DOI:10.1063/1.4794669
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Dynamics Study on Binding Free Energy of Azurin-Cytochrome c551 Complex (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Saito, M. Iwayama, T. Mizukami, J. Kang, M.Tateno, H. Nagao
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 556 ページ: 297-302
  • DOI: DOI:10.1016/j.cplett.2012.12.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Dynamics Analyses of the Dissociation Process of ADP from Hsp90 (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kawaguchi, H. Takagi, M. Iwayama, M.Nishimura, T. Miyakawa, H. Saito, M. Takasu, H.Nagao
  • 雑誌名: International Journal of Quantum Chemistry 巻: 112
  • DOI: DOI:3791-3795,10.1002/qua.24229
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoscale Superconductivity (2012)
  • 著者名/発表者名: Sergei P. Kruchinin, Hidemi Nagao
  • 雑誌名: International Journal Modern Physics 巻: 26 ページ: 12300013
  • DOI: DOI:10.1142/S0217979212300137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell-Penetrating Peptide Induces Various Deformations of Lipid Bilayer Membrane: Inverted Micelle,Double Bilayer, and Transmembrane (2012)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Kawamoto, Takeshi Miyakawa, Masako Takasu, Ryota Morikawa, Tatsuki Oda, Shiroh Futaki, Hidemi Nagao
  • 雑誌名: International Journal of Quantum Chemistry 巻: 112 ページ: 178-183
  • DOI: DOI:10.1002/qua.23177
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solvation Effect on the Structural Change of Globular Protein: A Molecular Dynamics Study (2012)
  • 著者名/発表者名: Taku Mizukami, Hiroaki Saito, Shuhei Kawamoto,Takeshi Miyakawa, Masashi Iwayama, Masako Takasu, Hidemi Nagao
  • 雑誌名: International Journal of Quantum Chemistry 巻: 112 ページ: 344-350
  • DOI: DOI:10.1002/qua.23251
  • 査読あり
• [雑誌論文] Binding of Tat peptides on DOPC and DOPG lipid bilayer membrane studied by molecular dynamicssimulations (2012)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Kawamoto, Masako Takasu, Takeshi Miyakawa, Ryota Morikawa, Tatsuki Oda, Shiroh Futaki, Hidemi Nagao
  • 雑誌名: Molecular Simulation 巻: 38 ページ: 366-368
  • DOI: DOI:10.1080/08927022.2010.536546
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Dynamics Study of Gramicidin A in Lipid Bilayer: Structure and Lateral Pressure Profile (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Saito, M. Iwayama, H. Takagi, M. Nishimura, T. Miyakawa, K. Kawaguchi, M. Takasu, T. Mizukami, H. Nagao
  • 雑誌名: International Journal of Quantum Chemistry 巻: 112 ページ: 3834-3839
  • DOI: 10.1002/qua.24248
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Dynamics Studies of Lipid Bilayer with Gramicidin A: Effects of Gramicidin A on Membrane Structure and Hydrophobic Match (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Saito, Taku Mizukami, Shuhei Kawamoto, Takeshi Miyakawa, Masashi Iwayama, Masako Takasu, Hidemi Nagao
  • 雑誌名: International Journal of Quantum Chemistry 巻: 112 ページ: 161-170
  • DOI: 10.1002/qua.23252
  • 査読あり
• [学会発表] Hras-GTP内におけるGTP周辺にある水分子の分子動力学法による研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮川毅, 森河良太, 高須昌子, 杉森公一, 川口一朋, 齋藤大明, 長尾秀実
  • 学会等名: 第68回 日本物理学会 春季大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 20130326-29
• [学会発表] Molecular dynamics analyses of dissociation process of ADP from Hsp90 (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kawaguchi, H. Takagi, M. Iwayama, H. Saito, H. Nagao
  • 学会等名: International Symposium On Computational Science 2013
  • 発表場所: Kanazawa
  • 年月日: 20130218-20130221
  • 招待講演
• [学会発表] Theoretical studies on oxidation of molecules by combining MD and QM/MM calculations (2013)
  • 著者名/発表者名: Masashi Iwayama, Isman Kurniawan, Kazutomo Kawaguchi, Hiroaki Saito, Hidemi Nagao
  • 学会等名: The 53rd Sanibel Symposium
  • 発表場所: Florida, USA
  • 年月日: 20130217-22
• [学会発表] Theoretical study on entrainment phenomenon in model molecular systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Hidemi Nagao, Michke Rusmerryani, Acep Pruqon, Kazutomo Kawaguchi, Hiroaki Saito
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Slow Dynamics in Complex Systems
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 20121202-20121207
• [学会発表] Binding Free Energy of Azurin-Cytochrome c551 Complex by all-atom Molecular Dynamics Simulation (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Saito, M. Iwayama, T. Mizukami, K. Kawaguchi, Hidemi Nagao
  • 学会等名: Conference on Computational Physics (CCP2012)
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 20121014-20121018
• [学会発表] Free energy profile of Hsp90-ADP binding by molecular dynamics simulations (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kawaguchi, H. Saito, Hidemi Nagao
  • 学会等名: Conference on Computational Physics (CCP2012)
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 20121014-18
• [学会発表] Free energy profile for binding of ADP to Hsp90 with molecular dynamics simulation (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kawaguchi, H. Takagi, M. Iwayama, M. Nishimura, H. Saito, Hidemi Nagao
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20120922-20120924
• [学会発表] Structure and lateral pressure profile of lipid bilayer containing gramicidin A by molecular dynamics simulation (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Saito, M. Iwayama, M. Nishimura, H. Takagi, K. Kawaguchi, H. Nagao
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20120922-20120924
• [学会発表] THEORETICAL STADIES ON SUPERCONDUCTIVITY IN ULTRASMALL GRAIN (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Nagao
  • 学会等名: 9th International Conference on New Theories, Discoveries, and Applications of Superconductors and Related Materials
  • 発表場所: Rome, Italy
  • 年月日: 20120916-20120920
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular dynamics study of gramicidin A in lipid bilayer: structure and lateral pressure profile (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Saito, Masashi Iwayama, Hiroyuki Takagi, Kazutomo Kawaguchi, and Hidemi Nagao
  • 学会等名: The 5th International Symposium on Computational Sciences (ISCS) 2012
  • 発表場所: Yogyakarta, Indonesia
  • 年月日: 20120515-20120516
  • 招待講演
• [学会発表] Free energy profile for binding of ADP to Hsp90 by molecular dynamics simulation (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazutomo Kawaguchi, Hiroyuki Takagi, Masashi Iwayama, Hiroaki Saito, and Hidemi Nagao
  • 学会等名: The 5th International Symposium on Computational Sciences (ISCS) 2012
  • 発表場所: Yogyakarta, Indonesia
  • 年月日: 20120515-20120516
  • 招待講演