ピコ秒-メガ秒時間領域におけるたんばく質分子のダイナミクスと階層的溶媒和の解析

皮秒-兆秒时域蛋白质分子动力学和分级溶剂化分析

• 批准号: 18031034
• 负责人: 八木原 晋
• 金额: $ 2.94万
• 依托单位: Tokai 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-18031034/
• 关键词: 水; 誘電分光; 高分子構造; 高分子物性; 生体分子; たんぱく質; フラクタル; ゆらぎ

本研究では、ピコ秒からメガ秒に至る広い時間領域で発現する生体分子やモデル分子の階層的な動的構造を観測し、周囲の溶媒分子との相互作用で安定化される分子機構を考察した。次の5項目に関する知見が得られた。(1)生体分子周囲の自由水が生体分子をどう安定化しているのかを調べるため、ダイナミクスの平均的特性時間とゆらぎとの両方から解析する新たなフラクタル動的構造解析を行った。高分子や液晶,リポソーム,たんぱく質水溶液,皮膚,食品などに適用し、新たなキャラクタリゼーション手法としての可能性を示した。(2)分子鎖が結合水やイオンと共存する様子を観測するため、多糖類や合成高分子の水性ゲルを無極性溶媒のジオキサンで置換した。分子鎖ダイナミクスが立体障害の違いを反映する様子が観測された。(3)低温域での不凍水と生体分子の分子鎖の相互作用を調べた。たんぱく質や糖水溶液の低温域広帯域誘電分光から,ガラス転移を誘電緩和時間の温度依存性で定義でき、氷の形成する空間内で分子鎖が不凍水と相互作用してガラス転移を引き起こす描象を得た。(4)光散乱法により生体高分子の分子特性解析や階層的構造形成の動的挙動を調べた。希薄溶液で得られる1分子のサイズや形状の変化と多数の分子がつくる階層的な構造形成との関連に着目し系統的な結果が得られた。(5)生体の階層的ダイナミクスに立脚した解釈と物理的描像の構築を目指し,外場(温度勾配)を作用したときの分子間相互作用について、広帯域誘電分光(BDS)と光散乱の相補的観測を行った。分子の不可逆な拡散現象がセグメント-溶媒間の相互作用に依存する事を確認した。熱力学的非平衡系における生体高分子の構造形成や機能に関する新たな知見が得られた。

This study で は, ピ コ seconds か ら メ ガ seconds に to る hiroo い time domain で 発 now す る raw body molecular や モ デ ル molecular の class な moving tectonic を 観 し, weeks 囲 の solvent molecules と の interaction で stabilization さ れ る molecular institutions を investigation し た. The following <s:1> 5 item に is related to する and が and られた. (1) the raw body molecular weeks 囲 の born free water が body molecular を ど う stabilization し て い る の か を adjustable べ る た め, ダ イ ナ ミ ク ス の characteristics of average time と ゆ ら ぎ と の struck party か ら parsing す る new た な フ ラ ク タ ル dynamic structural analysis of line を っ た. や liquid crystal polymer, リ ポ ソ ー ム, た ん ぱ く aqueous solution, the skin, food な ど に し, new た な キ ャ ラ ク タ リ ゼ ー シ ョ ン gimmick と し て を の possibility in し た. (2) molecular lock が integrating with や イ オ ン と coexistence す る others child を 観 measuring す る た め, polysaccharide や synthetic polymer の water-based ゲ ル を nonpolar solvent の ジ オ キ サ ン で replacement し た. Molecular lock ダ ナ ナ スが スが stereoscopic obstruction <s:1> を を reaction する sample が観 measurement された. (3) Low-temperature domain で <s:1> unfrozen water と organism molecular <s:1> molecular-lock <e:1> interaction を modulation べた. た ん ぱ く qualitative や sugar solution の cryogenic domain hiroo 帯 domain induced electric light か ら, ガ ラ ス planning move を induced electric time の temperature dependency definition で で き, 氷 の form す る space で molecular lock が non-freezing water と interaction し て ガ ラ ス planning move を lead き up こ す as た を had around it. (4) Optical dispersion method: Analysis of the molecular characteristics of によ metazoan polymers <s:1> The structure of や strata forms the 挙 dynamic を mode べた of <s:1> movement. Bush で too thin solution ら れ る 1 molecular の サ イ ズ や shape の variations change と most の molecular が つ く る class な と structure formation の masato even に with mesh し system な results が ら れ た. (5) the living body の class ダ イ ナ ミ ク ス に footing し た solution 釈 と physical trace like の build を refers し, field (hook with temperature) を role し た と き の intermolecular interactions に つ い て, hiroo 帯 induced electric spectral (BDS) と light scattered の phase of 観 measuring line を っ た. The irreversible molecular <s:1> dispersion phenomenon がセグメ ト ト- the <s:1> interaction between solvents に dependence する event を confirms the た. New たな insights into the する function に of the formation of や of the molecular structure of における organisms in thermodynamics が られた.

项目成果

さまざまな時空領域におけるタンパク質と水のダイナミクス

不同时空区域的蛋白质和水动态

• 发表时间: 2007
• 期刊: 生物物理 47
• 作者: 八木原 晋;他
• 通讯作者: 他

Transport phenomena of aqueous solutions of pullulan and dextran driven by temperature gradient

温度梯度驱动下普鲁兰多糖和葡聚糖水溶液的输运现象

• 发表时间: 2008
• 作者: Y.;Kishikawa;et. al.
• 通讯作者: et. al.

光散乱法によるウシ血清アルブミン水溶液のゲル化現象研究

光散射法研究牛血清白蛋白水溶液的凝胶现象

• 发表时间: 2007
• 作者: 鏡健 太郎;他
• 通讯作者: 他

Dynamics of Complex Structure Formation of BSA and HEWL Studied by Light Scattering

光散射研究BSA和HEWL复杂结构形成动力学

• 发表时间: 2008
• 作者: K;Kagami・S;Fukuzawa・R;Kita・N;Shinyashiki・S;Yagihara
• 通讯作者: Yagihara

Dielectric relaxation and dynamic light scattering study of DNA in aqueous solutions

水溶液中 DNA 的介电弛豫和动态光散射研究

• 发表时间: 2007
• 作者: S. K. Kundu;et. al.
• 通讯作者: et. al.