アクアポリンを模した淡水化膜の設計

模拟水通道蛋白的海水淡化膜的设计

• 批准号: 15J02109
• 负责人: 山本 詠士
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02109/
• 关键词: 分子動力学シミュレーション; 淡水化; アクアポリン

近年の人口増加，工業化，環境問題から純水の需要が増加しており，効率的かつ選択的な淡水化技術の開発が望まれている．本研究目的は，分子動力学シミュレーションによって，水分子のみを透過させる膜タンパク質であるアクアポリンの水分子透過メカニズムを分子レベルで解明し，得られた知見をもとに淡水化技術に応用できる新規の淡水化膜を設計することである．まず，アクアポリンの水分子透過メカニズムを分子レベルで解明するために，アクアポリン／細胞膜／水分子／イオンの系について10万原子以上，1マイクロ秒の分子動力学シミュレーションを行った．アクアポリンの水分子の取り込み口の機構に着目した．アクアポリンの細孔口付近の親水基や疎水基のマッピングを行い，水分子がどの部分と相互作用して影響を受けているのかを，水分子の回転緩和時間や拡散係数，滞在時間等を解析して調べた．イオン原子の周りを覆っている水和殻が，入口付近に近づいた際に，周りのアミノ酸残基との相互作用でどのように変化するのか検証した．また、平成28年度の課題であったAQPを模した淡水化膜設計の研究の一環として，カーボンナノチューブによって細孔が空いたグラフェンシート（二重膜）と水／メタノール混合溶液系の分子動力学シミュレーションを行った．電場の効果によってカーボンナノチューブ内で水分子が螺旋構造を形成することを発見した．また，電場の効果による混合溶液からのメタノールの単離について検証した．

の population raised in recent years, the industrialization, the environment problem か ら pure water の need to し が raised て お り, sharper rate か つ sentaku な fresh water technology の open 発 が hope ま れ て い る. The purpose of this study は, molecular dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ っ て, water molecules の み を through さ せ る membrane タ ン パ ク qualitative で あ る ア ク ア ポ リ ン の water molecules through メ カ ニ ズ ム を molecular レ ベ ル で interpret し, too ら れ た knowledge を も と に freshwater technology に 応 with で き る new rules の fresh water film を design す る こ と で あ る. ま ず, ア ク ア ポ リ ン の water molecules through メ カ ニ ズ ム を molecular レ ベ ル で interpret す る た め に, ア ク ア ポ リ ン / membrane/water molecules / イ オ ン の is に つ い て above 100000 atoms, 1 マ イ ク ロ seconds の molecular dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. Youdaoplaceholder0 アポリ アポリ アポリ <s:1> water molecule <e:1> takes a 込み port に mechanism に point た た た. ア ク ア ポ リ ン の fine orifice paying nearly の hydrophilic group や 疎 water-based の マ ッ ピ ン グ を い, water molecules が ど の part と interaction し て を by け て い る の か を, water molecules の back planning time や company, dispersion coefficient, the lag in time を parsing し て adjustable べ た. イ オ ン atomic の weeks り を fu っ て い る water and shell が, entrance to pay nearly に nearly づ い た interstate に, weeks り の ア ミ ノ acid residues と の interaction で ど の よ う に variations change す る の か 検 card し た. ま た, pp.47-53 28 year の subject で あ っ た AQP を die し た fresh water film part design の study の と し て, カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ に よ っ て pores が empty い た グ ラ フ ェ ン シ ー ト と (double membrane) water / メ タ ノ ー ル mixture is の molecular dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. Electric field の unseen fruit に よ っ て カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ が で water molecules within the spiral structure を form す る こ と を 発 see し た. Youdaoplaceholder0, the effect of the electric field <s:1> on the による mixed solution ら ら メタノ メタノ <s:1> 単 単 単 is found to be た from に て検 て検 て検 て検.

项目成果

アクアポリンの1/f ゆらぎと水分子透過

水通道蛋白1/f波动与水分子渗透

• 发表时间: 2016
• 期刊: 高分子
• 作者: 山本詠士;泰岡顕治
• 通讯作者: 泰岡顕治

アクアポリン細孔口での水分子とイオンの振る舞い

水通道蛋白孔口处水分子和离子的行为

• 发表时间: 2015
• 作者: 山本詠士;秋元琢磨;安井正人;泰岡顕治
• 通讯作者: 泰岡顕治

Vibrations of water molecules in monosaccharide hydration shell by DFT-MD studies

通过 DFT-MD 研究单糖水合壳中水分子的振动

• 发表时间: 2016
• 作者: Katsufumi Tomobe;Takashi Iijima;Eiji Yamamoto;Masato Yasui;and Kenji Yasuoka
• 通讯作者: and Kenji Yasuoka

糖鎖周りの水分子のスペクトル解析

糖链周围水分子的光谱分析

• 发表时间: 2015
• 作者: 山本詠士;秋元琢磨;安井正人;泰岡顕治;友部勝文，飯島崇，山本詠士，安井正人，泰岡顕治
• 通讯作者: 友部勝文，飯島崇，山本詠士，安井正人，泰岡顕治

Structure-property of ganglioside GM3/DPPC membranes using coarse-grained molecular dynamics simulation

使用粗粒度分子动力学模拟神经节苷脂 GM3/DPPC 膜的结构-性质

• 发表时间: 2015
• 作者: 山本詠士;秋元琢磨;安井正人;泰岡顕治;友部勝文，飯島崇，山本詠士，安井正人，泰岡顕治;山本詠士，秋元琢磨，安井正人，泰岡顕治;井上堅斗，山本詠士，高岩大輔，泰岡顕治，三上益弘
• 通讯作者: 井上堅斗，山本詠士，高岩大輔，泰岡顕治，三上益弘