Dynamic structure of Protein to be Derived from the Solution Scattering Data

• Project/Area Number: 19740257
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biophysics/Chemical physics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: JOTI Yasumasa The University of Tokyo, 分子細胞生物学研究所, 助教 (30360415)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,750,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2008: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2007: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 生物物理 / 分子シミュレーション / 実験データ解析 / 蛋白質 / 立体構造ダイナミクス / 溶液散乱

Research Abstract

本研究は、計算機実験を援用して、溶液散乱データに含まれる蛋白質の動的構造情報を抽出することを目的とした。原子レベルの分子シミュレーション結果から、生体分子の中性子・X線溶液散乱データを計算し、通常の実験解析では無視される、原子揺らぎの情報が実験データに含まれていることが明らかになった。また、溶液中性子散乱データの解析から、蛋白質表面水の動的物性が、通常の水と異なることが明らかになった。溶液散乱データから、真の蛋白質構造情報を抽出するためには、揺らぎを考慮した新しい溶液散乱データ解析法が必要である。

Research Products

• [Journal Article] Hydration affects both harmonic and anharmonic nature of protein dynamics (2008)
  • Author(s): H. Nakagawa, Y. Joti, A. Kitao, M. Kataoka
  • Journal Title: Biophys. J. 95 Pages: 2916-2923
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydration effect on low-frequency protein dynamics observed in simulated neutron scattering spectra (2008)
  • Author(s): Y. Joti, H. Nakagawa, M. Kataoka, A. Kitao
  • Journal Title: Biophys. J. 94 Pages: 4435-4443
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydration-dependent protein dynamics revealed by molecular dynamics simulation of crystalline Staphylococcal nuclease (2008)
  • Author(s): Y. Joti, H. Nakagawa, M. Kataoka, A. Kitao
  • Journal Title: Phys. Chem. B 112 Pages: 3522-3528
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 分子シミュレーションと中性子散乱で探る蛋白質ダイナミクスの水和依存性 (2008)
  • Author(s): 城地保昌
  • Journal Title: 日本生物物理学会誌 48 Pages: 342-344
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 非弾性散乱の生物への応用について (2008)
  • Author(s): 城地保昌, 中迫雅由, 難波啓一
  • Journal Title: 日本結晶学会誌 50 Pages: 78-82
  • NAID: 10021085479
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydration effects on low-frequency protein dynamics observed in simulated neutron scattering spectra (2008)
  • Author(s): Y. Joti, et.al.
  • Journal Title: Biophysical Journal 94 Pages: 4435-4443
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydration affects both harmonic and anharmonic nature of protein dynamics (2008)
  • Author(s): H. Nakagawa, et.al.
  • Journal Title: Biophysical Journal 95 Pages: 2916-2923
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 分子シミュレーションと中性子散乱で探る蛋白質ダイナミクスの水和依存性 (2008)
  • Author(s): 城地保昌
  • Journal Title: 日本生物物理学会誌,「生物物理」 48 Pages: 342-344
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 非弾性散乱の生物への応用について (2008)
  • Author(s): 城地 保昌, 中迫 雅由, 難波 啓一
  • Journal Title: 日本結晶学会誌 50 Pages: 78-82
  • NAID: 10021085479
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydration-dependent protein dynamics revealed by molecular dynamics simulation of crystalline Staphylococcal nuclease (2008)
  • Author(s): Y. Joti, H. Nakagawa, M. Kataoka and A. Kitao
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry B 112 Pages: 3522-3528
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydration effect on low-frequency protein dynamics observed in simulated neutron scattering spectra (2008)
  • Author(s): Y. Joti, H. Nakagawa, M. Kataoka and A. Kitao
  • Journal Title: Biophysical Journal 94(In press)(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Non-Gaussian behavior of elastic incoherent neutron scattering profiles of proteins studied by molecular dynamics simulation (2007)
  • Author(s): A. Tokuhisa, Y. Joti, H. Nakagawa, A. Kitao, M. Kataoka
  • Journal Title: Phys. Rev. E 75 Pages: 41912-41912
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Non-Gaussian behavior of elastic incoherent neutron scattering profiles of proteins studied by molecular dynamics simulation (2007)
  • Author(s): Tokuhisa, A., Joti, Y., Nakagawa, H., Kitao, A., & Kataoka, M.
  • Journal Title: Physical Review E 75 Pages: 41912-41912
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Dynamics of Protein Hydration Water Studied from the Simulated Coherent Neutron Scattering Spectra (2009)
  • Author(s): Y. Joti, H. Nakagawa, M. Kataoka, A. Kitao
  • Organizer: 特定領域研究「水と生体分子」成果取りまとめ公開シンポジウム&新学術領域研究「揺らぎと生体機能」第2回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡崎カンファレンスセンター
  • Year and Date: 2009-03-17
• [Presentation] Dynamics of Protein Hydration Water Studied from the Simulated Coherent Neutron Scattering Snectra (2009)
  • Author(s): Y. Joti, et.al.
  • Organizer: 新学術領域研究「揺らぎと生体機能」第2回公開シンポジウム&平成19年度終了特定領域研究「水と生体分子」成果取りまとめ公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡崎コンラァレンスセンタ
  • Year and Date: 2009-03-17
• [Presentation] 分子動力学計算と溶液散乱の組み合わせで探る蛋白質の立体構造変化, 分子シミュレーションと溶液散乱で探る蛋白質の立体構造変化 (2009)
  • Author(s): 城地保昌, 北尾彰朗
  • Organizer: 次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェアの研究開発第3回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡崎カンファレンスセンター
  • Year and Date: 2009-03-05
• [Presentation] 分子動力学計算と溶液散乱の組み合わせで探る蛋白質の立体構造変化 (2009)
  • Author(s): 城地保昌、他
  • Organizer: 次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェアの研究開発第3回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンタ
  • Year and Date: 2009-03-05
• [Presentation] 分子シミュレーションと溶液散乱で探る蛋白質の立体構造変化 (2008)
  • Author(s): 城地保昌, 北尾彰朗
  • Organizer: 第46回生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2008-12-05
• [Presentation] 分子シミュレーションと中性子干渉性散乱による蛋白質表面における水の集団運動の観察 (2008)
  • Author(s): 城地保昌, 中川洋, 片岡幹雄, 北尾彰朗
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学上田キャンパス
  • Year and Date: 2008-09-22
• [Presentation] 分子シミュレーションと溶液散乱で探る蛋白質の立体構造変化 (2008)
  • Author(s): 城地保昌, 北尾彰朗
  • Organizer: 第8回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2008-06-10
• [Presentation] Molecular simulation study to examine the possibility of detecting protein conformational motions by coherent neutron scattering (2008)
  • Author(s): Y. Joti, A. Kitao
  • Organizer: The 1st International Conference of the Grand Challenge to Next-Generation Integrated Nanoscience
  • Place of Presentation: 国際研究交流大学村
  • Year and Date: 2008-06-05
• [Presentation] 分子シミュレーションと溶液散乱で探る蛋白質の立体構造変化 (2008)
  • Author(s): 城地保昌, 北尾彰朗
  • Organizer: 次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェアの研究開発第2回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡崎カンファレンスセンター
  • Year and Date: 2008-03-05
• [Presentation] Hydration effects on protein dynamics studied by molecular dynamics simulation of a crystalline protein (2008)
  • Author(s): Y. Joti, H. Nakagawa, M. Kataoka, A. Kitao
  • Organizer: 5^<th> Open Workshop for "Chemistry of Biological Processes Created by Water and Biomolecules
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
  • Year and Date: 2008-01-25
• [Presentation] Hydration effects on protein dynamics studied by molecular dynamics simulation of a crystalline protein (2008)
  • Author(s): Y. Joti, H. Nakagawa, M. Kataoka and A. Kitao
  • Organizer: 5th Open Workshop for "Chemistry of Biological Processes Created by Water and Biomolecules"
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
  • Year and Date: 2008-01-25
• [Presentation] 分子シミュレーションと中性子散乱で探る蛋白質の協奏的運動 (2007)
  • Author(s): 城地保昌, 北尾彰朗
  • Organizer: 第45回生物物理学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-21