分子動力学シミュレーションを用いた巨大分子の拡散係数における水和効果の評価法

岩下, 智哉; 植松, 祐輝; 寺嶋, 正秀; 秋山, 良

doi:https://doi.org/10.14943/lowtemsci.84.75

分子動力学シミュレーションを用いた巨大分子の拡散係数における水和効果の評価法

岩下, 智哉; 植松, 祐輝; 寺嶋, 正秀他

低温科学, 2026, 84, 75-84

Permalink : https://doi.org/10.14943/lowtemsci.84.75

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DOI	https://doi.org/10.14943/lowtemsci.84.75
URI	https://hdl.handle.net/2115/99019
タイトル	分子動力学シミュレーションを用いた巨大分子の拡散係数における水和効果の評価法
タイトル	Methods for Evaluation Hydration Effects on the Diffusion Coefficients of Macromolecules using Molecular Dynamics Simulation
著者	岩下, 智哉 ; 植松, 祐輝 ; 寺嶋, 正秀 ; 秋山, 良
著者名岩下, 智哉 Iwashita, Tomoya
著者名植松, 祐輝 Uematsu, Yuki
著者名寺嶋, 正秀 Terazima, Masahide
著者名秋山, 良 Akiyama, Ryo
言語	日本語
発行日	2026-03-10
出版者	低温科学研究所
収録物名	低温科学
収録物名	Low Temperature Science
巻(号)	84
ページ	75-84
抄録	分子動力学シミュレーションで巨大分子の拡散係数を求めた場合に得られる結果は値が一つだけである．しかし，その拡散係数の寄与を巨大分子の部分ごとに区切って分析することでその原因を分子論的に調べたいと考え，計算手法を開発した．その手法を，水中のフラレノール類C60(OH)nのモデル計算へ適用した結果，水素結合の拡散係数への影響を局所的な寄与へ分解可能であること，また，溶質の表面積の大きさといった溶質表面の粗さが溶質の拡散特性に大きく影響することを示すことができた．フラレノールの拡散係数は，OH基の増加とともに減少し，フラーレンと60(OH)28の拡散係数の比として約1.37倍が得られた．寺嶋らは，わずかなタンパク質の構造変化が大きな拡散係数変化をもたらすことを過渡回折格子法を用いて実験的に示している．上記の1.37倍という値はその実験で得られている変化の大きさと同程度である．
抄録	The diffusion coefficient of a macromolecule is given as a value. Each of the atoms in the macromolecules contributes to the coefficient. To investigate the contribution using molecular dynamics simulations, we developed a computational method that decomposes the friction coefficient into its contributions. We applied these methods to several fullerenols, C60(OH)n , in water. The analysis suggested that two factors are important: one is hydrogen bonding between the macromolecule and water molecules, and the other is the roughness of the solute surface. Due to both effects, the diffusion coefficient of the fullerenols decreased with an increasing number of hydroxyl groups, and the ratio of the diffusion coefficients of C60 to C60(OH)28 was found to be approximately 1.37. Terazima et al. demonstrate that even slight structural changes in proteins can result in a significant difference in diffusion coefficients. The calculated ratio 1.37 is the same as one of the ratios obtained experimentally by Terazima et al.
資源タイプ	紀要論文
出版タイプ	Version of Record
PISSN	1880-7593