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Engineering educational research section Department of Applied Chemistry Program |
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YUI Toshifumi
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Degree 【 display / non-display 】
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Doctor(Philosophy) ( 1989.9 State University of New York (U.S.A.) )
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Agriculture ( 1984.3 Osaka Prefecture University )
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Agriculture ( 1982.3 Osaka Prefecture University )
Research Areas 【 display / non-display 】
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Nanotechnology/Materials / Polymer materials / cellulose, molecular dynamics simulation, polysaccharide, protein
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Life Science / Structural biochemistry
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Life Science / Applied biochemistry
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Life Science / Wood science / cellulose, molecular dynamics simulation, polysaccharide, protein
Papers 【 display / non-display 】
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Molecular Dynamics Simulation Study of Chitosan-Zinc Chloride Complex Model Reviewed
Kotaro Noda, Takuya Uto, Toshifumi Yui
Journal of Fiber Science and Technology 79 ( 2 ) 24 - 31 2023.2
Authorship：Last author, Corresponding author Language：Japanese Publishing type：Research paper (scientific journal) Publisher：The Society of Fiber Science and Technology, Japan
We report molecular dynamics simulation study of chitosan－zinc chloride complex crystal model to predict a hydrated structure and to evaluate the potential of mean force (PMF), namely, the free energy difference, in migration of a guest zinc chloride molecule in the crystal model. The accelerated molecular dynamics method was adopted to predict the hydrate structure of the crystal model, which proposed the crystal model interior involving four to five water molecules per a unit cell. The water molecules were mostly located in the crystal void surrounded by the functional groups of D-glucosamine and zinc chloride molecules, where the water molecules were mostly coordinated to zinc atoms. The PMF profile, obtained by using adaptive steered molecular dynamics method, exhibited continuously increase in the base line accompanied with appreciable minima, each of which corresponded to formations of interactions between the zinc chloride molecule and the polar functional groups, suggesting that the zinc chloride molecule on migration was handed over the C6 hydroxyl and C2 amino groups, while C3 hydroxyl groups were irrelevant to such an interaction. It was suggested that a zinc chloride molecule was more readily accommodated in the void through coordination with a C6 hydroxyl group which was more spatially mobile through C5-C6 bond rotation.
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29 ( 5 ) 2855 - 2867 2022.3
Authorship：Lead author, Corresponding author Language：English Publishing type：Research paper (scientific journal)
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Cellulose-synthesizing machinery in bacteria Invited Reviewed International coauthorship
Kenji Tajima, Tomoya Imai, Toshifumi Yui, Min Yao, Inder Saxena
Cellulose 29 ( 5 ) 2755 - 2777 2022.3
Language：English Publishing type：Research paper (scientific journal) Publisher：Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1007/s10570-021-04225-7
Other Link： https://link.springer.com/article/10.1007/s10570-021-04225-7/fulltext.html
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Molecular and crystal structure of a chitosan−zinc chloride complex Invited Reviewed
11 ( 6 ) 2021.6
Authorship：Lead author, Corresponding author Language：English Publishing type：Research paper (scientific journal)
DOI： 10.3390/nano11061407
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Takuya Uto, Yuki Ikeda, Naoki Sunagawa, Kenji Tajima, Min Yao, Toshifumi Yui
Journal of Chemical Theory and Computation 17 ( 1 ) 488 - 496 2020.12
Authorship：Corresponding author Language：English Publishing type：Research paper (scientific journal) Publisher：American Chemical Society (ACS)
Books 【 display / non-display 】
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計算化学手段によるせるおーすナノファイバー構造のミクロ解析「セルロースナノファイバーの調製，分散・複合化と製品応用」
湯井敏文、宇都卓也（ Role： Joint author , 全般）
シーエムシー出版 2015.1
Language：Japanese Book type：Scholarly book
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Research Frontier of Biomass Degrading Enzymes-Focused on Cellulases and Hemicellases-
（ Role： Joint author）
2012.3
Language：Japanese Book type：Scholarly book
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Molecular Dynamics Simulations of Cellulose Crystal Models in "Interfacial Researches in Fundamental and Matewrial Sciences of Oligo- Polysaccharides"
Toshifumi Yui（ Role： Sole author , 分担章の全体）
Research Signpost 2009.4
Language：English Book type：Scholarly book
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Three-dimensional Assembly of Chitin and Chitosan in "Material Science of Chitin and Chitosan" (T.Uragami, S.Tokura eds.)
K.Ogawa, T.Yui（ Role： Joint author , Cahpter 2, pp.21-49）
Springer-Verlag, Kodansha 2006.1
Language：English Book type：Scholarly book
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X-ray Diffraction Study of Polysaccharides in "Polysaccharides, Structural Diversity and Functional Versatility" (S.Dumitriu ed.) 全p.1147
K.Ogawa, T.Yui（ Role： Joint author , Chapter 4, p.101-129）
Mercel Dekker, Inc. 2005.8
Language：English Book type：Scholarly book
MISC 【 display / non-display 】
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分子レベルから解き明かすセルロース繊維の不思議 Invited
湯井敏文、宇都卓也
化学 76 ( 5 ) 44 - 48 2021.5
Authorship：Corresponding author Language：Japanese Publishing type：Article, review, commentary, editorial, etc. (trade magazine, newspaper, online media) Publisher：化学同人
古来よりセルロースは人類にとって身近な生体材料であったが、セルロース繊維と繊維を紡ぎだす姿が分子レベルで明らかになったのはこの20年間のことである。それにはＸ線結晶構造解析や電子顕微鏡観察等の解析手段だけでなく、理論・実験に続く第三の研究手段としての地位を確立した分子シミュレーションが重要な役割を担った。
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Development of Supplemental Force Field Parameters for Molecular Mechanics Calculations
Takuya Uto, Toshifumi Yui
27 ( 1 ) 28 - 33 2020.3
Authorship：Corresponding author Language：Japanese Publishing type：Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal)
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Molecular dynamics simulation of carbohydrates
Toshifumi Yui, Takuya Uto, Daichi Hayakawa, Yukihiro Abe
26 ( 1 ) 35 - 39 2019.3
Authorship：Lead author, Corresponding author Language：Japanese Publishing type：Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal)
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Structural stability of the molecular chain sheets composing the crystal structures of cellulose allomorphs: A theoretical study
Takuya Uto, Tsutomu Yonekura, Toshifumi Yui
25 ( 1 ) 15 - 19 2018.3
Authorship：Corresponding author Language：Japanese Publishing type：Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal)
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Molecular Dynamics Simulation Study with Substrate Recognition of Carbohydrate Binding Module of Cellobiohydrolase to Cellulose Crystal
Toshifumi Yui, Hirohide Shiiba
Bulletin of Applied Glycoscience 2 ( 2 ) 129 - 135 2012.5
Language：Japanese Publishing type：Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal) Publisher：The Japanese Society of Applied Glycoscience
Presentations 【 display / non-display 】
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Molecular simulation study on the peeling of molecular chains from the surface of Natural Cellulose Crystals
Kenta Yonekura, Takuya Uto, Toshifumi Yui
2023.11.16
Event date： 2023.11.16
Presentation type：Poster presentation
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Theoretical study on stereochemistry of carbohydrates
Taiga Fujikawa, Toshifumi Yui, Takuya Uto
2023.11.16
Event date： 2023.11.16
Presentation type：Poster presentation
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Substrate recognition of the carbohydrate binding module protein of Trichoderma reesei cellobiohydrolase moving on the surface of the cellulose crystal
Hinano Suenaga, Takuya Uto, and Toshifumi Yui
2023.9.28
Event date： 2023.9.28 - 2023.9.29
Language：Japanese Presentation type：Poster presentation
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Thermodynamic evaluations for the native cellulose crystals in different solvents
Kenta Yonekura, Takuya Uto, and Toshifumi Yui
2023.9.28
Event date： 2023.9.28 - 2023.9.29
Language：Japanese Presentation type：Poster presentation
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拡張アンサンブル分子動力学計算法による多糖類分子鎖形成する高次構造の解析
湯井敏文、宇都卓也
第72回高分子討論会 2023.9.27
Event date： 2023.9.26 - 2023.9.28
Presentation type：Oral presentation (invited, special)
Awards 【 display / non-display 】
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平成25年度 セルロース学会林治助賞
2014.7 セルロース学会
湯井敏文
Award type：International academic award (Japan or overseas) Country：Japan
Grant-in-Aid for Scientific Research 【 display / non-display 】
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糖鎖相互作用の機構解明を目指した新規な分子力場の開発
Grant number：23K18510 2023.04 - 2026.03
独立行政法人日本学術振興会 科学研究費基金 挑戦的研究（萌芽）
宇都 卓也
Authorship：Coinvestigator(s)
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分子シミュレーションとデータ科学手段の連携による多糖誘導体キラル分離機構の解明
Grant number：21K05187 2021.04 - 2024.03
独立行政法人日本学術振興会 科学研究費補助金 基盤研究(C)
湯井敏文、宇都卓也
Authorship：Principal investigator
生体が光学異性体に対して高い識別能を持つことから、キラルな医薬品の開発・合成・製造過程において生理活性を示す光学異性体の分離が大変重要である。この分離を行う装置の
部材であるセルロース誘導体キラル充填剤は岡本佳男によって開発され、（株）ダイセルによって、今日、世界のトップシェアを占める種々の多糖誘導体キラル充填剤が商品化された。
本申請研究は、多糖誘導体が示す光学異性体分離現象を分子論的に解明するために、分子シミュレーション手段を適用する。安定したキラル分離が再現される計算手段を確立し、種々のキラル分子と既存の多糖誘導体充填剤のシミュレーションモデル系へ解析対象を拡げ、それらに共通する分離機構モデルを提案する。シミュレーションが提供するキラル分離の分子描像や熱力学量等の体系的な計算結果と蓄積された膨大な分離実験データに対してデータ駆動型解析を適用し、本申請研究の解析コンセプトを発展させ、キラル分子のin silico絶対構造予測や新規多糖誘導体充填剤の分子・材料設計の可能性を探る。 -
芳香環酸素添加酵素の機能改変とコンビナトリアルケミストリーへの利用
2006.06 - 2007.03
科学研究費補助金 基盤研究(C)
Authorship：Coinvestigator(s)
芳香環酸素添加酵素の機能改変とコンビナトリアルケミストリーへの利用
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生理活性糖鎖の光二構造・機能創刊のビジュアル解析
1999.04 - 2000.03
科学研究費補助金 基盤研究(C)
Authorship：Coinvestigator(s)
企画調査研究として、糖質を対象とした分子モデリング研究の国内、国外の動向を調査した。
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血液型特異性糖鎖分子の立体配座解析
1994.04 - 1995.03
科学研究費補助金 奨励研究A
Authorship：Principal investigator
血液型特異性糖鎖分子を対象とした、分子モデリング手段による体系的な立体配座解析を行った。
Available Technology 【 display / non-display 】
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ヒトiPS細胞、幹細胞のエピジェネティクス
獣医療に応用可能な動物iPS細胞作成法の開発Home Page： 湯井研究室
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