Computational study on thermal relaxation processes in biomolecular systems

生物分子系统热弛豫过程的计算研究

基本信息

批准号：
21K06098
负责人：
田中成典
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度に引き続き、水中に置かれたタンパク質内部の熱伝導度κならびに周囲の水との界面における熱伝達率Gを非平衡全原子分子動力学（MD）シミュレーションを用いて理論的に評価する研究を行い、その結果を学術論文として発表した（J. Comput. Chem. 44 (2023) 857）。球対称あるいは円筒対称の形状をもつタンパク質を考え、熱拡散方程式にMDにより得られるタンパク質の温度の時間変化をマッピングすることでκとGを求めることができる。前年度までの研究成果に加え、今まで慣性半径を用いて定義してきたタンパク質の大きさ（＝周囲の水との界面）の見積もりを再検討することで、より正確な熱伝導度の評価が可能となった。得られた結果は実験値ならびに球対称を仮定した先行理論研究の値と概ね整合的であり、さらに、タンパク質の形状に依存する異方的熱伝導の理論的記述も可能となった。次に、結合振動子系を用いた熱エネルギー移動の問題に移ったが、その前に調和振動子系の熱力学をきちんと整理しておく必要を感じ、量子力学的扱いの再検討を行った。調和振動子系の波動関数は基底状態から任意の励起状態に至るまで量子力学の教科書で詳しく述べられているが、これを温度Tの熱浴中に置いた場合の分布関数の解析形等に関する記述は少ない。今回あらためて独自の方法で導出し、量子と古典、またミクロカノニカルとカノニカル記述の違いについて整理してノートとして報告した（J. Phys. Chem. Res. 4 (2022) 151）。この検討は、これから行う熱浴中の非線形結合振動子系の解析にとっても示唆的であり、特に、エネルギー一定のミクロカノニカル記述から温度一定のカノニカル記述への転換の際に着目すべきいくつかのポイントが明確となった。

去年之后，我们进行了一项研究，该研究理论上评估了放置在水中的蛋白质内部的电导率kappa，并使用非平衡的总原子分子动力学（MD）模拟在界面与周围水的界面处的蛋白质和传热系数G，并作为学术论文发表了结果（J.Comput。44（2023）857）。考虑到具有球形或圆柱形形状的蛋白质，我们可以通过映射MD获得的蛋白质温度变化来计算κ和G。除了上一年的研究结果外，我们还重新审查了蛋白质大小（=与周围水的界面）一直使用惯性半径定义的估计值，这使得可以评估更准确的导热率。所获得的结果通常与实验值以及假设球形对称性的先前理论研究的值一致，还允许对各向异性热传导的理论描述，取决于蛋白质的形状。接下来，我们使用耦合振荡器系统转移了热能转移问题，但是在此之前，我们认为有必要正确组织谐波振荡器系统的热力学，因此我们重新审查了量子力学的处理。谐波振荡器系统的波函数在量子力学教科书中详细描述，从基础状态到任何激发状态，但是在温度t处将其放置在热水浴中时，几乎没有描述分布功能的分析。这次，我以独特的方式对其进行了重新介绍，并以量子和经典的描述为单位，并记录了量子。（2022）151）。这项研究还暗示了热水浴中非线性耦合振荡器系统的分析，并且在从具有恒定能量的微型频道描述转换为具有恒温的规范描述时，已经明确指出了一些要点。

项目成果

期刊论文数量（27）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Remarked suppression of Aβ42 protomer-protomer dissociation reaction elucidated by molecular dynamics simulation

分子动力学模拟阐明 Aβ42 原体-原体解离反应的显着抑制

DOI：
10.1002/prot.26319
发表时间：
2022
期刊：
Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics
影响因子：
0
作者：
Kurisaki Ikuo;Tanaka Shigenori
通讯作者：
Tanaka Shigenori

Non-equilibrium φ4 Theory in a Hierarchy: Towards Manipulating Holograms in Quantum Brain Dynamics

层次结构中的非平衡 φ4 理论：在量子脑动力学中操纵全息图

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Akihiro Nishiyama;Shigenori Tanaka;Jack A. Tuszynski
通讯作者：
Jack A. Tuszynski

Renormalization in Quantum Brain Dynamics

DOI：
10.3390/appliedmath3010009
发表时间：
2023-02
期刊：
AppliedMath
影响因子：
0
作者：
Akihiro Nishiyama;S. Tanaka;J. Tuszynski
通讯作者：
Akihiro Nishiyama;S. Tanaka;J. Tuszynski

Protein-ligand binding affinity prediction of cyclin‐dependent kinase‐2 inhibitors by dynamically averaged fragment molecular orbital‐based interaction energy

通过动态平均片段分子轨道相互作用能预测细胞周期蛋白依赖性激酶 2 抑制剂的蛋白质配体结合亲和力

DOI：
10.1002/jcc.26940
发表时间：
2022
期刊：
Journal of Computational Chemistry
影响因子：
3
作者：
Takaba Kenichiro;Watanabe Chiduru;Tokuhisa Atsushi;Akinaga Yoshinobu;Ma Biao;Kanada Ryo;Araki Mitsugu;Okuno Yasushi;Kawashima Yusuke;Moriwaki Hirotomo;Kawashita Norihito;Honma Teruki;Fukuzawa Kaori;Tanaka Shigenori
通讯作者：
Tanaka Shigenori

Computational prediction of heteromeric protein complex disassembly order using hybrid Monte Carlo/molecular dynamics simulation

使用混合蒙特卡罗/分子动力学模拟计算预测异聚蛋白复合物的分解顺序

DOI：
10.1039/d2cp00267a
发表时间：
2022
期刊：
Physical Chemistry Chemical Physics
影响因子：
3.3
作者：
Kurisaki Ikuo;Tanaka Shigenori
通讯作者：
Tanaka Shigenori

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田中成典其他文献

RESEARCH ON AUTOMATIC EXTRACTION OF BLOCK WALL USING POINT CLOUD DATA

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DOI：
10.2208/jscejcei.77.2_i_161
发表时间：
2021
期刊：
Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. F3 (Civil Engineering Informatics)
影响因子：
0
作者：
梅原喜政;塚田義典;田中成典;上月康則;下鳴恒彰;平野順俊
通讯作者：
平野順俊

道路管理者のための点群ブラウザの開発

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DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
窪田諭;塚田義典;田中成典;梅原喜政;中原匡哉;飯田拓馬;中村健二，今井龍一，窪田諭，山本雄平，塚田義典，姜文渊，田中成典;田中成典，窪田諭，今井龍一，中村健二，山本雄平，塚田義典，谷口寿俊，中原匡哉;梅原喜政，塚田義典，田中成典，上月康則，下鳴恒彰;窪田諭，塚田義典，梅原喜政，中原匡哉，田中成典;梅原喜政，中村健二，塚田義典，田中成典，中畑光貴;塚田義典，中村健二，田中成典，梅原喜政，平野順俊，大月庄治，川村義和;梅原喜政，塚田義典，中村健二，田中成典，平野順俊，大月庄治，川村義和;窪田諭，塚田義典，田中成典，梅原喜政，中原匡哉，飯田拓馬;中村健二，塚田義典，田中成典，梅原喜政，中畑光貴;中村健二，塚田義典，今井龍一，田中成典，梅原喜政，樋渡達也
通讯作者：
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DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
窪田諭;塚田義典;田中成典;梅原喜政;中原匡哉;飯田拓馬;中村健二，今井龍一，窪田諭，山本雄平，塚田義典，姜文渊，田中成典;田中成典，窪田諭，今井龍一，中村健二，山本雄平，塚田義典，谷口寿俊，中原匡哉;梅原喜政，塚田義典，田中成典，上月康則，下鳴恒彰;窪田諭，塚田義典，梅原喜政，中原匡哉，田中成典;梅原喜政，中村健二，塚田義典，田中成典，中畑光貴;塚田義典，中村健二，田中成典，梅原喜政，平野順俊，大月庄治，川村義和;梅原喜政，塚田義典，中村健二，田中成典，平野順俊，大月庄治，川村義和;窪田諭，塚田義典，田中成典，梅原喜政，中原匡哉，飯田拓馬;中村健二，塚田義典，田中成典，梅原喜政，中畑光貴
通讯作者：
中村健二，塚田義典，田中成典，梅原喜政，中畑光貴