生体系巨大分子会合体モデルとしての多体系間相互作用の理論解析

• Project/Area Number: 08878109
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biophysics
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 今野 卓 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (50225637)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1996: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 生体高分子 / 蛋白質 / 多体系 / ユニット構造 / スピングラス / 協同的構造転移 / 高分子鎖 / カルパスタチン

Research Abstract

本研究課題は、理論解析を主としたものであるが、生体高分子の協同的振る舞いの実際のデータの必要性も考慮し、多少の実験的研究も平行して行った。まず、多体系間相互作用のモデルとして、ユニット構造を持ったスピン群のモデルを構築した。生体高分子の特徴を考慮するとスピン間の相互作用に乱雑さを含むものが妥当であると考えられ、従ってモデル化にはスピングラス系で確立された理論を適用した。このモデルに、大きな系で成り立つ近似を適用して熱力学関数と構造転移過程の遷移状態の自由エネルギーを導出した。さらに、このモデルの実際の振る舞いを検討するために計算機実験を行い、この結果をイオンチャネル蛋白質の協同的構造変化との対応を考慮しつつ考察した。この理論解析はほぼ完了しており、現在雑誌投稿の準備も終えつつある。この理論解析に引き続いて、生体高分子の高分子としての性質を十分に考慮できるモデル系の構築とそれを使った計算機実験にとりかかっている。この場合、ユニット構造を考慮したモデル化の以前に、明らかにすべき問題が山積しており、まず高分子鎖の折り畳みの位相的性質の分類に解析の焦点を定めている。この課題の完了には、今後のさらなる研究が必要である。また、実験面では、生体高分子の代表である蛋白質鎖の構造を支配する相互作用の物理的解析のために、カルパスタチンという蛋白質を選び、種々に溶媒条件を変えて、CD、NMR、SAXSによる構造解析を行った。この研究は、2報の論文にして現在投稿を終えたところである。