誘電及び蛍光分光法による荷電高分子・アクチン周りのハイパーモバイル水動態解析

使用介电和荧光光谱分析带电聚合物肌动蛋白周围的超移动水动力学

• 批准号: 18031004
• 负责人: 鈴木 誠
• 金额: $ 7.23万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18031004/
• 关键词: 水和; アクチン; ハイパーモバイル水; 誘電スペクトル; 量子化学計算; ポリアイオネン; 分子動力学計算; ポリアクリル酸

アクチン周りに発見されたバルク水より誘電緩和周波数の高い水(ハイパーモバイル水:HMW)の物理的形成機構について、ポリアイオネン等の合成高分子の誘電スペクトル測定を行うため、カウンターイオンとして以前の臭素から水酸イオンに交換した試料を作成した。この水和状態を正確に解析するために、濃度を滴定法により正確に決定し水和状態の解析を行った。その結果、主鎖内正電荷の間隔がメチレン基数n=2,3,4,6と増大するにつれて疎水性水和と考えられる誘電吸収が増大し、HMWに相当する誘電吸収ピークはn=4以上で急減した。このことはHMWの形成にはカウンターイオンが臭素イオンでも水酸イオンでも良いことを示している。結果、高分子鎖の電荷密度が十分高ければHMWを形成すると考えられる。また、色素フェノールレッドを用いて、少量の試料によるHMWの検出を試みた。フェノールの酸解離定数の測定により、HMWのバルクより低い誘電率成分が増大することでpK値が高い値にシフトすることを確認した。このことから、酸解離pK値は指標として応用が期待できる。また、イオンおよびポリマー周りの水の分子動力学計算および量子化学計算においては、水のモデルを変え分極を取り込んだFlexibleなSPC/Eモデルで、古典的MD(CMD)により、NaClおよびKI水溶液中の水の拡散係数および回転緩和時間を計算した。K,Iイオン周りでも、前回の剛体モデル同様、バルク水より拡散係数が高くなることが見出されず、結果は濃度に比例して低下した。一方、Li,Na,Kイオンと数十個の水分子のクラスターに対して量子化学計算をすると、イオン半径が大きいほうが水のダイポールモーメントがバルクのときより小さくなることがわかった。ダイポールモーメントが1%小さい水ではCMD計算で拡散係数は20%も上昇するので、これによってイオン周囲の水の運動性の上昇を説明することができた。また、負電荷をもった高分子の周りの水の拡散係数は高い値を示す傾向を得た。

ア ク チ ン weeks り に 発 see さ れ た バ ル ク water よ り induced electric easing cycle for の high い water (ハ イ パ ー モ バ イ ル water: HMW) の physical form institutions に つ い て, ポ リ ア イ オ ネ ン の synthetic polymer such as の induced electric ス ペ ク ト ル measurement line を う た め, カ ウ ン タ ー イ オ ン と し の bad て before element か ら water acid イ オ ン に exchange し た sample を do it Youdaoplaceholder0 た. <s:1> <s:1> water and state を correct に analysis するために, concentration を titration method によ <s:1> correct に determine <s:1> water and state <s:1> analysis を line った. そ の results, the main lock inside positive charge の interval が メ チ レ ン base n = 2,3,4,6 と raised large す る に つ れ て 疎 water water and と exam え ら れ る induced electric suction 収 が raised し, HMW に quite す る induced electric suction 収 ピ ー ク は n = 4 above で nasty minus し た. こ の こ と は HMW の form に は カ ウ ン タ ー イ オ ン が smelly element イ オ ン で も water acid イ オ ン で も good い こ と を shown し て い る. As a result, the polymer lock <s:1> charge density が is extremely high, and ければHMWを forms すると exam えられる. Youdaoplaceholder0, pigment フェノ フェノ レッドを レッドを レッドを use また て and a small amount of <s:1> test material によるHMW 検 検 to produce を test みた. フ ェ ノ ー ル の acid dissociation constant の determination に よ り, HMW の バ ル ク よ り low composition が い induced electric rate raised large す る こ と で pK on high numerical が い numerical に シ フ ト す る こ と を confirm し た. The <s:1> <s:1> と ら ら and the acid dissociation pK value て応 index と て応 て応 is expected by が で る る る. ま た, イ オ ン お よ び ポ リ マ ー weeks り の water の molecular dynamics calculation お よ び quantum chemical calculation に お い て は, water の モ デ ル を - え points very を り 込 ん だ Flexible な SPC/E モ デ ル で, classical MD (CMD) に よ り, NaCl お よ び KI in aqueous solution, water の の company, dispersion coefficient お よ び back planning time を meter Calculate た. K, I イ オ ン weeks り で も, front back の rigid-body モ デ ル with others, バ ル ク water よ り company, high dispersion coefficient が く な る こ と が shows さ れ ず proportion, concentration results は に し て low し た. One party, Li, Na, K イ オ ン と dozens の water molecules の ク ラ ス タ ー に し seaborne て quantum chemical calculation を す る と, イ オ ン radius が big き い ほ う が water の ダ イ ポ ー ル モ ー メ ン ト が バ ル ク の と き よ り small さ く な る こ と が わ か っ た. ダ イ ポ ー ル モ ー メ ン ト が 1% small さ い water で は CMD computing で は company, dispersion coefficient 20% も す る の で, こ れ に よ っ て イ オ ン weeks 囲 の water の motility の increase を suggests す る こ と が で き た. Youdaoplaceholder0, negative charge を った った, polymer <s:1>, <s:1> water 拡, 拡, high <s:1> value を indicates a す tendency to を obtain た.

项目成果

ハイパーモバイル水の証拠:F-actin水溶液中のプロトン拡散係数は純水より大きくmyosin-S1結合でさらに増大

超流动水的证据：F-肌动蛋白水溶液中的质子扩散系数比纯水中的质子扩散系数大，并且由于肌球蛋白-S1 结合而进一步增加。

• 发表时间: 2007
• 作者: 鈴木誠、Gan Xinying;和沢鉄一、宮崎崇
• 通讯作者: 和沢鉄一、宮崎崇

Enhanced proton diffusion in highly charged polymer aqueous solutions,

增强高电荷聚合物水溶液中的质子扩散，

• 发表时间: 2007
• 作者: Tsubasa Ogawa;Takashi Miyazaki;Makoto Suzuki
• 通讯作者: Makoto Suzuki

フェノールレッドの吸光スペクトルに及ぼす水構造破壊作用をもつ高分子の効果

破坏水结构的聚合物对酚红吸收光谱的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: 最上譲二;宮崎崇;鈴木誠
• 通讯作者: 鈴木誠

Effect of polymers as water structure maker or breaker on the visible light absorption spectra of phenol red solution,

聚合物作为水结构形成剂或破坏剂对酚红溶液可见光吸收光谱的影响，

• 发表时间: 2007
• 作者: George Mogami;Takashi Miyazaki;Makoto Suzuki
• 通讯作者: Makoto Suzuki

高分解マイクロ波誘電分光による筋肉タンパク周りの水の回転運動特性と筋肉収縮の分子メカニズム

使用高分辨率微波介电谱研究肌肉蛋白周围水的旋转特性和肌肉收缩的分子机制

• 发表时间: 2007
• 期刊: 生物物理 273
• 作者: 鈴木 誠;宮崎 崇
• 通讯作者: 宮崎 崇