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分子シミュレーションによる蛋白質フォールディング・分子認識機構の解明

Research Project

Project/Area Number 15076209
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionYokohama City University

Principal Investigator

池口 満徳  Yokohama City University, 大学院・ 国際総合科学研究科, 准教授 (60261955)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 木寺 詔紀  横浜市立大学, 大学院・国際総合科学研究科, 教授 (00186280)
渕上 壮太郎  横浜市立大学, 大学院・国際総合科学研究科, 助教 (00381468)
Project Period (FY) 2003 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥44,200,000 (Direct Cost: ¥44,200,000)
Fiscal Year 2007: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥6,500,000)
Fiscal Year 2006: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥6,500,000)
Fiscal Year 2005: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥6,500,000)
Fiscal Year 2004: ¥18,200,000 (Direct Cost: ¥18,200,000)
Fiscal Year 2003: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥6,500,000)
Keywords分子動力学 / 分子シミュレーション / タンパク質 / フォールディング / αラクトアルブミン / DNA結合タンパク質 / 分子認識 / PhoB / アクアポリン / 膜タンパク質 / 水チャネル / 蛋白質 / アンフォールディング / Trp Cage / バイオインフォマティクス / 構造変化 / 線形応答理論 / 並列計算 / 剛体分子動力学 / 遷移状態 / 膜蛋白質
Research Abstract

蛋白質のフォールディングや機能発現は,水との相互作用によって実現されている物理化学的現象である。本研究では,独自に開発している分子シミュレーションシステムMARBLEを用いて,蛋白質と水の関わりについての研究を行った。
平成19年度には,蛋白質αラクトアルブミンのアンフォールディングシミュレーションに関する成果を論文としてまとめることができた。この論文では,新たな解析法として,シミュレーション軌道のマルチプルアライメント法を開発し,それをαラクトアルブミンのアンフォールディングシミュレーションに適用することで,特定研究代表である桑島らによるφ値実験とよく一致した結果を得ることができた。さらに,このアンフォールディング軌道の構造を,特定計画研究班員である松林らによるエネルギー表示の積分方程式法に適用することで,アンフォールディング過程での水の役割について,水和自由エネルギー変化の観点から見積もることができた。
また,分子認識機構については,NMR実験情報による分子シミュレーションを用いて,DNA結合蛋白質PhoBに関して,DNA結合型,非結合型の双方の立体構造を決定した。この論文では,通常真空中でおこなれる構造決定を,水を含めた形で行うことでより精度の良い構造決定を行うことができた。その結果,DNA-PhoB間に,水を介した相互作用を多く見つけることができ,蛋白質PhoBのDNA認識機構における,水の役割の重要性を明らかにした。
さらに,生体膜中で,水を透過させる水チャネルアクアポリンについての分子動力学シミュレーションを行い,pf-matrix法を新たに開発し,浸透圧による水透過の分子メカニズムを解明した。

Report

(5 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (35 results)

All 2008 2007 2006 2005 2004 Other

All Journal Article (17 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (13 results) Book (2 results) Publications (3 results)

  • [Journal Article] Water-mediated interactions between DNA and PhoB DNA-binding/trans activationdomain:NMR-restrained molecular dynamics in explicit water environment2008

    • Author(s)
      T.Yamane, H.Okamura, M.Ikeguchi, Y.Nishimura, A.Kidera
    • Journal Title

      Proteins:Structure, Function, and Bioinformatics 71

      Pages: 1970-1983

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    • Author(s)
      T.Oroguchi, M.Ikeguchi, M.Ota, K.Kuwajima, A.Kidera
    • Journal Title

      Journal of Molecular Biology 371

      Pages: 777-784

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    • Author(s)
      M.Hashido, A.Kidera, M.Ikeguchi
    • Journal Title

      Biophysical Journal 93

      Pages: 373-385

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    • Author(s)
      C.Addy, C.Ohara, M.Kawai, F.Kidera, A.Ikeguchi, M.Fuchigami, S.Osawa, M.Shimada, I.Park, S.-Y.Tame, J.R.H., Heddle, J.G.
    • Journal Title

      Acta Crystallographica Section D : Biological Crystallography D63

      Pages: 221-229

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    • Author(s)
      Y.Harano, R.Roth, Y.Sugita, M.Ikeguchi, M.Kinoshita
    • Journal Title

      Chem. Phys. Lett. 437

      Pages: 112-116

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      Sugita, Y., Miyashita, N., Yoda, T., Ikeguchi, M., Toyoshima
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      Biochemistry 45

      Pages: 11752-11761

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      池口満徳, 木寺詔紀
    • Journal Title

      生物物理 46

      Pages: 275-278

    • NAID

      110004810275

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      Pages: 157-197

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      太田元規, 池口満徳
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      池口満徳, 木寺詔紀
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      蛋白質・核酸・酵素 51・3

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      Journal of Molecular Biology 354

      Pages: 164-172

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      Hashido, M., Ikeguchi, M., Kidera, A.
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      Sugita, Y., Miyashita, N., Ikeguchi, M., Kidera, A., Toyoshima, C.
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      Pages: 6150-6151

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      M.Ikeguchi, J.Ueno, M.Sato, A.Kidera
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      Phys.Rev.Lett. 94

      Pages: 78102-78102

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      Pages: 49-54

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    • Author(s)
      Ota, M., Ikeguchi, M., Kidera, A.
    • Journal Title

      Proc.Natl.Acad.Sci.USA 101

      Pages: 17658-17663

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      Hioki, Y.(中略) Ikeguchi, M., Kuramitsu, S., Yutani, K.
    • Journal Title

      Eur.J.Biochem 271

      Pages: 2624-2635

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      T.Yaname, H.Okamura, M.Ikeguchi, Y.Nishimura, A.Kidera
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    • Organizer
      52st Annual Meeting of Biophysical Society
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      Long Beach,California
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      渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀
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      池口 満聴
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      1456
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      化学同人
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Published: 2003-04-01   Modified: 2018-03-28  

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