Yasuoka Laboratory

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タンパク質に関する研究（アクアポリンと生体膜）

　生物の体の大部分は水分子で構成されているので，生体内部における水分子の挙動を調べることはタンパク質そのものを調べることと同様に重要です．体内では，水分子の移動は生命を維持するの重要な役割をしています．特に細胞膜上にあるアクアポリンと呼ばれる膜タンパク質に着目して，研究を行っています．アクアポリンは細胞の内と外との間の水分子の行き来を制御するチャネルとなっていて，2003年にノーベル化学賞を受賞したPeter Agre教授によって発見されました．アクアポリンの働きが正常でない場合は，白内障と腎性尿崩症（尿を濃縮できなくなる病気）など人体にさまざまな問題を起こすことが知られています．アクアポリンの働きを分子レベルで理解することは，非常に重要です．泰岡研究室では，分子動力学シミュレーションや量子化学計算を用いて，アクアポリンの働きを解析しています．また，生体膜に関する研究も行っています．
aquaporin aquaporin
アクアポリンの分子動力学シミュレーション アクアポリン・チャネル内の水分子透過機構

関連論文

  • Tomobe, K., Yamamoto, E., Dusan, K., Yasui, M. and Yasuoka, K., "Velocity auto-correlation function of ions and water molecules in different concentrations, anions, and ion clusters", Molec. Simul., 41, 840-844(2015). DOI : 10.1080/08927022.2014.940500
  • Yamamoto, E., Akimoto, T., Yasui M., and Yasuoka K., "Origin of subdiffusion of water molecules on cell membrane surfaces", Sci. Rep., 4, 4720(2014). DOI : 10.1038/srep04720
  • Yamamoto, E., Akimoto, T., Hirano, Y., Yasui M., and Yasuoka K., "1/f fluctuations of amino acids regulate water transportation in aquaporin 1", Phys. Rev. E., 89, 022718(2014). DOI : 10.1103/PhysRevE.89.022718
  • Arai, N., Akimoto, T., Yamamoto, E., Yasui M., and Yasuoka K., "Poisson property of the occurrence of flip-flops in a model membrane", J. Chem. Phys., 140, 064901(2014). DOI : 10.1063/1.4863330
  • Giangreco, F., Yamamoto, E., Hirano, Y., Hodoscek, M., Knecht, V., di Giosia, M., Calvaresi, M., Zerbetto, F., Yasuoka, K., Narumi, T., Masato Y., and Höfinger, S., "Common Force Field Thermodynamics of Cholesterol", Sci. World J., 2013, 207287(2013). DOI : 10.1155/2013/207287
  • Yamamoto, E., Akimoto, T., Hirano, Y., Yasui M., and Yasuoka K., "Power-Law Trapping of Water Molecules on the Lipid-Membrane Surface Induce Water Retardation", Phys. Rev. E, 87, 052715(2013). DOI : 10.1103/PhysRevE.87.052715
  • Kagawa, R., Hirano, Y., Taiji, M., Yasuoka, K., and Yasui, M., "Dynamic Interactions of Cations, Water and Lipids Influence on Membrane Fluidity", J. Membr. Sci., 435, 130(2013). DOI : 10.1016/j.memsci.2013.02.006
  • Akimoto, T., Yamamoto, E., Yasuoka, K., Hirano, Y., and Yasui, M., "Non-Gaussian Fluctuations Resulting from Power-Law Trapping in a Lipid Bilayer", Phys. Rev. Lett., 107, 178103(2011). DOI : 10.1103/PhysRevLett.107.178103
  • Kholmurodov, K., Dushanov, E., and Yasuoka, K., "MD Simulations of the P53 Oncoprotein Structure: the Effect of the Arg273-->His Mutation on the DNA Binding Domain", Advances in Bioscience and Biotechnology, 2, 330(2011). DOI : 10.4236/abb.2011.25048
  • Hirano, Y., Okimoto, N., Kadohira, I., Suematsu, M., Yasuoka, K, and Yasui, M., "Molecular mechanisms how mercury inhibits water permeation through aquaporin-1: understanding by molecular dynamics simulaiton", Biopys. J., 98, 1512(2010). DOI : 10.1016/j.bpj.2009.12.4310
  • Suenaga, A., Kiyatkin, A.B., Hatakeyama, M., Futatsugi, N., Okimoto, N., Hirano, Y., Narumi, T., Kawai, A., Susukita, R., Koishi, T., Furusawa, H., Yasuoka, K., Takada, N., Ohno, Y., Taiji, M., Ebisuzaki, T., Hoek, J.B., Konagaya, A., Kholodenko, B.N., "Tyr-317 phosphorylation increases shc structural rigidity and reduces coupling of domain motions remote from the phosphorylation site as revealed by molecular dynamics simulations", Journal of Biological Chemistry, 279, 4657-4662(2004). DOI : 10.1074/jbc.M310598200
  • Fujii, Y., Okimoto, N., Hata, M., Narumi, T., Yasuoka, K., Susukita, R., Suenaga, A., Futatsugi, N., Koishi, T., Furusawa, H., Kawai, A., Ebisuzaki, T., Neya, S., Hoshino, T., "Molecular dynamics study on class A beta-lactamase: Hydrogen bond network among the functional groups of penicillin G and side chains of the conserved residues in the active site", Journal of Physical Chemistry B, 107, 10274-10283(2003). DOI : 10.1021/jp034536t
  • Okimoto, N., Yamanaka, K., Suenaga, A., Hirano, Y., Futatsugi, N., Narumi, T., Yasuoka, K., Susukita, R., Koishi, T., Furusawa, H., Kawai, A., Hata, M., Hoshino, T., Ebisuzaki, T., "Molecular Dynamics Simulations of Prion Proteins - Effect of Ala117->Val mutation -", Chem-Bio Informatics Journal, 3, 1-11(2003). DOI : 10.1273/cbij.3.1

関連発表（国際学会）

  • Tomobe, K., Yamamoto, E., Takuma, A., Yasui, M., and Yasuoka, K., "Molecular dynamics study of conserved water molecules in PrPc and pathological point mutation T188R", Biophysical Society 58th Annual Meeting, San Francisco, California, USA, Feb., 2014.
  • Yamamoto, E., Akimoto,T., Hirano, Y., Yasui, M., and Yasuoka, K., "1/f fluctuations of amino acids generate non-Poisson water transportation in AQP1", Biophysical Society 58th Annual Meeting, San Francisco, California, USA, Feb., 2014.
  • Katsufumi Tomobe, Eiji Yamamoto, Takuma Akimoto, Masato Yasui, and Kenji Yasuoka, "The behavior of conserved water molecules of PrPc and pathogenic mutation T188R by molecular dynamics simulations", 1st International Symposium on Computational Materials and Biological Sciences, Tokyo, Japan, Sep., 2013.
  • Katsufumi Tomobe, Eiji Yamamoto, Takuma Akimoto, Masato Yasui, and Kenji Yasuoka, "Molecular dynamics study of water behavior in typical hydration sites of PrPc and pathogenic mutation T188R", The 2nd International Symposium on development of global environmental system leaders through international collaborative education and research, Tokyo, Japan, Feb., 2013.
  • Takuma Akimoto, Eiji Yamamoto, Kenji Yasuoka, Yoshinori Hirano, Masato Yasui, "Non-Gaussian Fluctuations Resulting from Long Time Trapping in Lipid Bilayers", The 2nd international symposium on "Multi-scale Simulations of Biological and Soft Materials" (MSBSM2011), Kyoto, Japan, Sep., 2011.
  • Takuma Akimoto, Eiji Yamamoto, Kenji Yasuoka, Yoshinori Hirano, Masato Yasui, "Non-Gaussian luctuation of Time-averaged Mean Square Displacement in Lipid Bilayer", 8th Liquid Matter Conference, Wien, Austria, Sep., 2011.
  • Daisuke Murakami, Kenji Yasuoka, "Molecular dynamics simulation of quasi-two-dimensional water network on ice nucleation protein", 8th ASME/JSME Thermal Engineering Joint Conference, Hawaii, USA, Mar., 2011.
  • Rina Kagawa, Yoshinori Hirano, Kenji Yasuoka, Masato Yasui, "Effects of water molecules on lipid bilayer dynamics in aqueous salt solutions: analyses of molecular dynamics simulation", Biophysical Society 55th Annual Meeting Baltimore, Baltimore, USA, Mar., 2011.
  • Yoshinori Hirano, Kenji Yasuoka, Makoto Suematsu, Masato Yasui, "Water exclusion mechanism of aquaporin-1 by molecular dynamics simulations", Molecular Simulation Studies in Material and Biological Sciences [MSSMBS2008], Dubna, Russia, Sep., 2008.
  • Daisuke Murakami, Yoshimichi Andoh, and Kenji Yasuoka, Toshikazu Ebisuzaki, "Behavior of Water Molecules Adsorbed on Outer Membrane Protein", International Symposium on Molecular Simulations -A symposium to mark the retirement of Professor Yasuaki Hiwatari-, Kanazawa, Japan, Mar., 2006.
  • Takeshi Aramaki, Noriaki Okimoto, Kenji Yasuoka, and Katsuyuki Kawamura, "Evaluation of the Potential Models for Water Molecule Contained in HIV-1 Protease", 14th International Conference on the Properties of Water and Steam (14th ICPWS), Kyoto, Japan, Aug., 2004.
  • Takeshi Aramaki, Noriaki Okimoto, Kenji Yasuoka, and Katsuhiko Kawamura, " Evaluation of the Potential Models for water molecule contained in HIV-1 Protease", Joint Meeting: "International Conference on Molecular Simulation (ICMS)" and "Computational Science Workshop 2004 (CSW2004)", Tsukuba, Japan, Jan., 2004.

関連発表（国内学会）

  • 山本詠士, 秋元琢磨, 平野秀典, 安井正人, 泰岡顕治, "アクアポリン内部の水分子透過に関する分子シミュレーション", 第34回日本熱物性シンポジウム, 富山, 日本, 2013年11月.
  • Yamamoto, E., Akimoto, T., Yasui, M., and Yasuoka, K., "Aging of water molecules on cell membrane surfaces", 第51回日本生物物理学会年会, 京都, 日本, 2013年10月.
  • 友部勝文，山本詠士，秋元琢磨，安井正人，泰岡顕治, "Water behavior in buried hydration sites of human cellular prion protein and pathogenic mutation T188R", 第51回日本生物物理学会年会, 名古屋, 日本, 2013年10月.
  • 村上大介，泰岡顕治, "氷タンパク質表面上の薄膜水の挙動", 第25回分子シミュレーション討論会, 大岡山, 日本, 2011年12月.
  • 山本詠士，秋元琢磨，平野秀典，泰岡顕治，安井正人, "外圧の増加が脂質二重膜内のキセノン分子へ与える影響", 第25回分子シミュレーション討論会, 大岡山, 日本, 2011年12月.
  • 秋元琢磨，山本詠士，泰岡顕治，平野秀典，安井正人, "脂質2重膜における粘弾性とトラップ時間のベキ則", 第25回分子シミュレーション討論会, 大岡山, 日本, 2011年12月.
  • 山本詠士， 秋元琢磨，平野秀典，泰岡顕治，安井正人, "水／キセノン／脂質二重膜の分子動力学シミュレーション", 第32回日本熱物性シンポジウム, 横浜, 日本, 2011年11月.
  • 秋元琢磨，山本詠士，泰岡顕治，平野秀典，安井正人, "脂質2 重膜におけるベキ的なトラップによる輸送係数の非ガウス的揺らぎ", 日本物理学会2011 年秋季大会, 富山, 日本, 2011年09月.
  • Eiji Yamamoto, Takuma Akimoto, Kenji Yasuoka, Yoshinori Hirano, Masato Yasui, "Molecular Dynamics Simulations on Pressure Reversal of General Anesthesia in a Lipid Bilayer", 第49回生物物理学会年会, 姫路, 日本, 2011年09月.
  • 山本詠士, 秋元琢磨, 泰岡顕治, 平野秀典, 安井正人, "キセノン分子と圧力が脂質二重膜に与える影響に関する分子動力学計算", 第24回分子シミュレーション討論会, 福井, 日本, 2010年11月.
  • 香川璃奈, 平野秀典, 泰岡顕治, 安井正人, "電解液中における脂質二重層膜の流動性低下と水のダイナミクス変化との関係", 第24回分子シミュレーション討論会, 福井, 日本, 2010年11月.
  • 柏木弘毅, 秋元琢磨, 泰岡顕治, 荒井規允, 平野秀典, 安井正人, "散逸粒子動力学法を用いたアクアポリンの自己集合", 第24回分子シミュレーション討論会, 福井, 日本, 2010年11月.
  • 秋元琢磨, 山本詠士, 泰岡顕治, 平野秀典, 安井正人, "脂質 2 重膜における脂質の拡散の解析", 第24回分子シミュレーション討論会, 福井, 日本, 2010年11月.
  • Rina Kagawa, Yoshinori Hirano, Kenji Yasuoka, Masato Yasui, "Analysis of the effect of water molecules on lipid bilayer dynamics in aqueous salt solutions using molecular dynamics solutions", 日本生物物理学会第４８回年会, 仙台, 日本, 2010年09月.
  • 平野秀典, 沖本憲明, 泰岡顕治, 末松誠, 安井正人, "分子動力学的手法を用いたアクアポリンに関する研究", 第23回分子シミュレーション討論会, 愛知, 日本, 2009年11月.
  • 原知之, 光武亜代理, 成見哲, 泰岡顕治, "拡張アンサンブル法を用いた両親媒性ペプチド分子の構造解析", 第23回分子シミュレーション討論会, 愛知, 日本, 2009年11月.
  • 清水寛之, 平野秀典, 成見哲, 泰岡顕治, 安井正人, "細胞膜におけるキセノン麻酔の圧拮抗に関する分指動力学計算", 第23回分子シミュレーション討論会, 愛知, 日本, 2009年11月.
  • 香川璃奈, 平野秀典, 泰岡顕治, 安井正人, "分子動力学的手法を用いた電解質水溶液中における水と脂質2重膜に関する研究", 第23回分子シミュレーション討論会, 愛知, 日本, 2009年11月.
  • 平野秀典，泰岡顕治，末松誠，安井正人, "水銀によるアクアポリンの水分子透過阻害機構の解明", 第22回分子シミュレーション討論会, 岡山, 日本, 2008年11月.
  • 荒牧武志，沖本憲明，泰岡顕治，河村雄行, "タンパク質内部に介在する水分子のポテンシャルモデルの評価と作成", 日本生物物理学会第43回年会, 札幌, 日本, 2005年11月.
  • 荒牧武志，沖本憲明，泰岡顕治，河村雄行, "HIV-1 Protease 内部に介在する水分子のポテンシャルモデルの評価", 第18回分子シミュレーション討論会, 京都, 日本, 2004年12月.
  • 安藤嘉倫，山中重樹，末永敦，泰岡顕治，戎崎俊一, "冷却時の氷タンパク質表面における水分子挙動", 第16回分子シミュレーション討論会, 新潟, 日本, 2002年12月.
  • 安藤嘉倫, 佐野雄紀, 末永敦, 泰岡顕治, 戎崎俊一, "氷タンパク質上の氷核生成時における水分子挙動", 第39回日本伝熱シンポジウム, 札幌, 日本, 2002年06月.
  • 安藤嘉倫, 佐野雄紀, 末永敦, 泰岡顕治, 戎崎俊一, "氷核活性細菌による氷核生成の分子動力学シミュレーション", 第15回分子シミュレーション討論会, 東京, 日本, 2001年12月.
  • 二木紀行，沖本憲明，成見哲，薄田竜太郎，古石貴裕，古沢秀明，川井敦，小長谷明彦，戎崎俊一，泰岡顕治，末永敦, "分子動力学専用計算機(MDM)を使用した大規模生体高分子シミュレーション", 第15回分子シミュレーション討論会, 東京, 日本, 2001年12月.
  • 安藤嘉倫, 末永敦, 泰岡顕治, 戎崎俊一, "氷核活性細菌により促進される氷核生成の分子動力学シミュレーション", 第38回日本伝熱シンポジウム, さいたま, 日本, 2001年05月.
  • 安藤嘉倫, 末永敦, 泰岡顕治, 戎崎俊一, "氷核活性細菌による氷核生成の分子動力学シミュレーション", 第14回分子シミュレーション討論会, 名古屋, 日本, 2001年01月.

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