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両親媒性分子により形成される膜小胞体のマルチスケール解析

两性分子形成的膜内质网的多尺度分析

基本信息

批准号：
05J52262
负责人：
杉井泰介
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J52262/
关键词：
lipid bilayer membrane molecular dynamics coarseーgrained molecular dynamics dissipative particle dynamics hybrid simulation interface vesicle multi-scale simulation permeation liposome

项目摘要

脂質二分子膜は生体膜の基本構造を形成しているため,生体膜機能の解析や赤血球挙動の解析,創薬等において重要な役割を担っている.また,近年では,脂質二分子膜からなる膜小胞体(リポソーム)がドラッグデリバリーシステムや人工酸素運搬体といった応用面において注目されている.本研究では,このような微小循環系における複雑な流動現象の解明を目的として,膜近傍における分子スケールでの現象から,膜小胞体の流れ場中における変形現象までを扱った解析を行っている.今年度行った研究は,以下の3点に要約できる.(1)分子動力学(Molecular Dynamics、MD)および粗視化分子動力学(Coarse-Grained MD, CGMD)による分子シミュレーション粗視化された分子モデルを用いたCGMD解析を行った.その結果を,原子スケールのMD解析の結果と比較し,粗視化モデルの検証を行った.検証した粗視化モデルは,後述するハイブリッドシミュレーションに用いた.(2)散逸粒子動力学法による分子シミュレーションメゾスケールにおける解析手法の一つである散逸粒子動力学法を用いた解析を行った.脂質二分子膜に対して,新たな界面定義を導入し,熱揺らぎのスペクトル解析を行った.その結果,膜の曲げ剛性係数が分子動力学法や実験から得られる値とよく一致することを示した。(3)MD法と連続体数値計算法のハイブリッドシミュレーションMD計算と連続体計算をカップリングさせるハイブリッド手法を用い,脂質膜近傍はCGMDを用い,遠方の溶媒は連続体的に扱う解析を行った.系内に平坦な膜が含まれる系およびベシクルが含まれる系に対して解析を行った.せん断流中における脂質分子の挙動や,速度プロファイル,ベシクルの形状などに関して議論を行い,全領域でCGMD計算を行った場合とハイブリッド計算を行った場合とでよく一致することを示した.

Membrane lipid second molecular membrane は raw body basic construction をの form しているため, living body analytical や red blood cell membrane function の挙の parsing, gen 薬 etc におい cut を bear って important な service ている. また, recent では, lipid second molecular membrane からなる membrane small cell body (リポソーム) がドラッグデリバリーシステムや artificial acid element carrying body といった応 with noodles Youdaoplaceholder0 におて pay attention to されてる. This study では, このような tiny circulation system における complex 雑な flow phenomenon の interpret を purpose として, membrane nearly alongside における molecular スケールでの phenomenon から, small cell membrane body れの flow field in the における - shape phenomenon までを Cha った parsing line をっている. This year, った research will be conducted. The following are three に offers: でるる.(1) Molecular Dynamics (MD)および Coarse-Grained MD CGMD) による molecular シミュレーション coarse visualization された molecular モデルを with いた CGMD parsing line をった. そをの results, atomic スケールの MD parsing の result is しと, coarse visualization モデルの検 line card をった. 検 card した coarse visualization モデルは, after above するハイブリッドシミュレーションに with いた. (2) the dissipative particle dynamics method による molecular シミュレーションメゾスケールにおける parsing technique の a つである dissipative particle dynamics method を with いた parsing line をった. Lipid second molecular membrane にし seaborne て, new たな interface definition を import し, hot 揺らぎのスペクトル parsing line をった. その as a result, the membrane の qu げ rigidity coefficient が molecular dynamics method や be 験から have られる numerical とよく consistent することを shown した. (3) the MD と even 続 calculation method for the numerical のハイブリッドシミュレーション MD と even 続 body calculation をカップリングさせるハイブリッド gimmick をい, lipid membrane nearly alongside は CGMD をい, distant の solvent は even 続 body に Cha う parsing line をった. Interplanetary に flat な membrane contains がまれる department およびベシクルが containing まれる department にし seaborne analytical line をってた. せん cut-out of における lipid molecules の挙や, speed プロファイル, ベシクルの shape などに masato して comment line をい, full field で CGMD count をった occasions とハイブリッド count をった occasions とでよく consistent Youdaoplaceholder0 するとを shows た.