Comparison of DNA hydration patterns obtained using two distinct computational methods, molecular dynamics simulation and three-dimensional reference interaction site model theory

米谷 佳晃*; 丸山 豊*; 平田 文男*; 河野 秀俊

Journal of Chemical Physics, 128(18), p.185102_1 - 185102_9, 2008/05

https://doi.org/10.1063/1.2904865

Although high-resolution, crystal structure analyses have given us a view of tightly bound water molecules on their surface, the structural data is still insufficient to capture the detailed configurations of water molecules around the surface of these biomolecules. Thanks to the invention of various computational algorithms, computer simulations can now provide an atomic view of hydration. Here we describe the apparent patterns of DNA hydration calculated using two different computational methods, MD simulation and 3D-RISM theory. This rigorous comparison showed that MD and 3D-RISM provide essentially similar hydration patterns when there is sufficient sampling time for MD and a sufficient number of conformations to describe molecular flexibility for 3D-RISM. This suggests that these two computational methods can be used to complement one another when evaluating the reliability of calculated hydration patterns.

Ion beam as a noble tool to induce apoptosis-like cell death in roots of maie (zea. mays L.)

川合 真紀; 小林 泰彦; 平田 愛子*; 大野 豊; 渡辺 宏; 内宮 博文

Plant Biotechnology, 17(4), p.305 - 308, 2000/12

https://doi.org/10.5511/plantbiotechnology.17.305

細胞が自ら死ぬ能力(プログラム細胞死)は多細胞生物が有する基本的な生命活動の一つである。植物においてもプログラムされた細胞死は形態形成、耐病性、環境ストレス抵抗性の獲得等に重要な役割を担っているが、詳細は知られていない。植物における研究の立ち遅れの原因としては、細胞死誘導システムの確立が未完成な点があげられる。本研究では、イオンビームが植物細胞に壊死(ネクローシス)とは異なった細胞死を誘引することを見いだし、これが動物のアポトーシスと類似であることを明らかにした。実験では滅菌したトウモロコシ種子を寒天培地上に播種し、3日目に20Ne8+(350MeV)を照射した。アポトーシスのマーカーとされる核DNAの断片化を検出するため、照射2日目の植物の根から全DNAを抽出した。すると、非照射サンプルから抽出したDNAは高分子量体として検出されるが、照射体では約180塩基対を単位とする梯子状の泳動像が得られた。また、電子顕微鏡を用いた観察により、照射細胞では著しいクロマチン凝縮に加え、細胞質構造の崩壊、細胞の収縮などのアポトーシスの指標とされる形態変化が観察された。本研究によって開発された細胞死誘発システムを利用することにより、植物のアポトーシスの機構解明が大きく前進することが期待できる。

JRR-2の第1次燃料と出力上昇

JRR-2管理課; 神原 豊三; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 小早川 透; 両角 実; 上林 有一郎; 蔀 肇; 小金澤 卓; et al.

JAERI 1027, 57 Pages, 1962/09

JAERI-1027.pdf:4.76MB

1961年3月に行われたJRR-2の第1次出力上昇試験全般にわたって記してある。まず第1章に出力上昇の問題となった第1次燃料について、燃料要素の仕様・検査及び問題点と安全性についての検討をした結果を述べてある。この検討に従い、万一燃料被覆破損が生じた場合、でき得る限り早期に発見し、処置を容易にするために破損燃料検出装置を追加設置した。この破損燃料検出装置の検出の方法,装置の内容について第2章に記してある。最後に第3章に実施した第1次出力上昇試験の経過について述べてある。

JRR-2における水・ガスの処理と分析

JRR-2管理課; 神原 豊三; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 萩野谷 欣一; 小早川 透; 八巻 治恵; 横田 光雄; 堀木 欧一郎; et al.

JAERI 1024, 79 Pages, 1962/08

JAERI-1024.pdf:5.66MB

この報告は、JRR-2が臨海になる前に行った重水ヘリウム系の乾燥及び重水注入と、臨海後1960年11月の3000kWへの第2次出力上昇に至るまでに実施した重水の分析とイオン交換樹脂の重水化,ヘリウムの純化及び二次冷却水の処理について、その問題点とこれを解決するためにとった方法及び実施の経験を、5編にまとめたものである。JRR-2は重水減速冷却型であって、重水は入手が容易でなく、その稀釈あるいは消耗は炉の運転上重大な問題となる恐れがあるので、その炉への注入は臨界前に重水ヘリウム系を十分に乾燥した後慎重に行った。臨界後は重水濃度,pH,不純物,放射性核種等運転上重要なものについて測定を行い、また、精製系のイオン交換樹脂は軽水を重水と置換して取り付けた。ヘリウム系は1960年2月出力上昇に先立って空気とヘリウムを置換し、その後は活性炭吸収装置を内蔵する純化装置により純化を行っている。二次冷却水については腐食による障害を監視しながら処理を実施してきた。以上のような作業を行うことにより、水ガス系にはほとんど問題なく、炉は安全に運転することができた。

DNA周囲の水の分布; 分子動力学シミュレーションと3D-RISMによる計算結果の比較

米谷 佳晃; 丸山 豊*; 平田 文男*; 河野 秀俊

no journal, , 

Because biomolecules in cell such as proteins, DNA and various small molecules interact with each other in the presence of water molecules, we cannot ignore their hydration when discussing their structural and energetic properties. Although high-resolution crystal structure analyses have given us a view of tightly bound water molecules on their surface, the structural data are still insufficient to capture the detailed configurations of water molecules around the surface of these biomolecules. Thanks to the invention of various computational algorithms, computer simulations can now provide an atomic view of hydration. In this presentation, we describe the hydration patterns of DNA calculated using two distinct computational methods, MD simulation and 3D-RISM theory. The B-form of DNA is suitable for the evaluation of calculated hydrations because a well-defined hydration pattern known as water spine appears in the minor groove of particular sequences. Both methods are promising for obtaining hydration properties, but until now there have been no thorough comparisons of the 3D distributions of hydrating water. Our rigorous comparison showed that MD and 3D-RISM provide essentially similar hydration patterns when there is sufficient sampling time for MD and a sufficient number of conformations to describe molecular flexibility for 3D-RISM. This suggests that these two computational methods can be used to complement one another when evaluating the reliability of the calculated hydration patterns.