2018 Fiscal Year Research-status Report
脂質膜とミセルからなる複合コロイド分散系における大域分子輸送の分子機構の解明
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17K05748
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
吉井 範行 名古屋大学, 工学研究科, 特任准教授 (70371599)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 分子動力学計算 / ミセル / 脂質膜 / 拡散 / 自由エネルギー / キネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体内においては、脂質やたんぱく質などからなる様々な両親媒性分子集合体が混在する。このような環境中のにおける低分子の物質輸送現象の分子論を、全原子分子動力学（MD)計算を用いて微視的レベルから解明するために、これまで、POPC膜、SDSミセル、およびバルク水それぞれの領域内での溶質分子５FUの拡散係数や、バルク水から膜やミセルへの移動に伴う自由エネルギープロフィール計算を行ってきた。これらの情報からキネティクス解析により結合解離定数を評価し、実験結果との比較から妥当性を明らかにした。
今年度は、ミセルと膜とが”共存”する環境における５FUの輸送を対象とした。POPC膜-SDSミセル複合系における５FUの分布および移動についての知見を得るために、POPC膜およびSDSミセルが接触する状態のところに５FUを溶解した系を用意した。この系についてMD計算を実施し、５FUの位置の関数としての自由エネルギーを求めた。反応座標として、まずはミセル中心から膜中心面に下した垂線という最もシンプルなものを採用した。合わせて5FUの位置依存の拡散係数の評価も行い、キネティクス解析に向けたデータを取得している。なお、本系は膜とミセルを含む大規模系であるうえ、自由エネルギーを精度良く求める必要があるため、サンプリングに長時間を要している。現在、おおむねサンプリングは終了し、キネティクスの評価を行う段階まで進んている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた膜-ミセル共存系のMD計算を実施し、自由エネルギープロフィールの評価、および位置依存拡散係数の評価をおおむね実施することができたため、順調に進めているものと判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
残されたミセル‐ミセル間の溶質分子の移動について、キネティクス解析まで進めるとともに、これまでの計算で得られた溶質分子の結合解離定数や拡散係数を用いて、ミセル・膜からなる分子が込み合った混雑環境における分子輸送を扱える粗視化シミュレーションを構築する。
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