【ノーベル化学賞】緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）解説

下村脩博士のノーベル化学賞受賞の功績であるＧＦＰの解説動画を作成しました。

緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）解説


私自身はＧＦＰに関してはほとんど知識が無く、あれこれ資料を短時間で調べて動画作成をしましたので、間違っている点が混ざっている可能性があります。もしお気づきの点がありましたらコメントをお願いします。

実験的な意義等は「有機化学美術館」でより詳しい説明がありますので、ぜひお読みください。
http://blog.livedoor.jp/route408/archives/51289424.html


ＧＦＰは分子シミュレーションに関係する学会でも時々みかけた覚えがあります。（あのβバレル構造は印象に残ります）
発色団周りの構造や水素結合の有無によって吸光・蛍光する波長が変化することをシミュレートしたりしていたと思います。

クラウンエーテルのイオン取り込み

【分子動力学シミュレーション】クラウンエーテルのイオン取り込み


[15]クラウン-5がナトリウムイオンと結合する様子をシミュレートしたものです。

最初の計算ではすんなりとナトリウムイオンが結合したので、すぐに結合するだろうと混合イオン系の計算を始めたのですが、結合するまで随分と待たされました。
このようなランダムな衝突によって起こる反応をシミュレートする場合は、運が良ければすぐに計算が終わりますが、運が悪いと延々と待たされることになります。


計算条件
・分子動力学シミュレーションの実行はＡＭＢＥＲを、可視化はＶＭＤを使用。
・温度３００Ｋ（２７℃）、１気圧。
・周期境界条件、遠距離相互作用はＥｗａｌｄ法を適用。
・原子数は約１１００個。

界面活性剤を入れた系のシミュレーションをやってみた

「水と油の分離シミュレーション」動画で、界面活性剤いれてシミュレーションしたらどうなるの？という質問があったので試してみました。

ミセルができたりするかな？なんて期待しながらやってみましたが、あんまりきれいな構造にはならず、途中で断念。
やっぱりきちんと水・油・界面活性剤の比率とか、界面活性剤の分子の種類とかを吟味してからやらないといけないかな？

使用した分子

油は前回使用したペンタンをそのまま使用。

界面活性剤としてはカプリル酸のナトリウム塩を想定。
実際の石鹸等に含まれている成分はもっと疎水性の鎖(CH2)が長いですが、シミュレーションを行う際には、小さい分子のほうが都合がよいので、カプリル酸を使用。
カプリル酸ナトリウムを水に溶かすとナトリウムが外れ、Na+イオンとして溶け出すのでNa+イオンも入れました。

カプリル酸は疎水性の部分を白で、親水性の部分（COO-）は赤・青で描画しました。

ＭＤシミュレーション　１ナノ秒経過後の構造

ペンタン‐水系のシミュレーションとは違って、１つの塊になることはなく、いくつかの塊に分かれました。

カプリル酸の油とよくなじむ疎水性の部分（白色）がペンタン（水色）と固まっています。
一方で水とよくなじむ親水性の部分（赤・青色）は水と接するようになっています。

ちなみにこのシミュレーション系の原子数は約６万。
私の手元のコンピュータでやるにはこのくらいのサイズで限界です・・・
１ナノ秒の計算でほぼ丸一日かかりました。

水と油の分離シミュレーション

【分子動力学シミュレーション】水と油の分離シミュレーション


 

 

水と油の分離する様子をシミュレートしたものです。
油としてはペンタン（CH3-CH2-CH2-CH2-CH3）を使用。これを選んだ理由は常温で液体、分子サイズが小さい、疎水性の分子という条件を満たしていたからです。

計算条件
・分子動力学シミュレーションの実行はＡＭＢＥＲを、可視化はＶＭＤを使用。
・温度３００Ｋ（２７℃）、１気圧。
・ＭＤシミュレーション時間は１フレーム２００フェムト秒、１秒あたりは３０ｆｐｓなので６ピコ秒。
・周期境界条件、遠距離相互作用はＥｗａｌｄ法を適用。

水と氷の分子動力学シミュレーション

水と氷の分子動力学シミュレーション


動画作成と、ニコニコ動画へのアップロード練習を兼ねて作成しました

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