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蛋白質凝集体モデル結晶の水和構造とゆらぎ―理論と実験のコラボレーション

Research Project

Project/Area Number 20038019
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionUniversity of Fukui

Principal Investigator

玉井 良則  University of Fukui, 大学院・工学研究科, 准教授 (50324140)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 古石 貴裕  福井大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20373300)
今野 卓  福井大学, 医学部, 准教授 (50225637)
Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywords蛋白質 / 計算物理 / 化学物理 / シミュレーション / 生物物理 / アミロイド線維 / 結晶 / 水和
Research Abstract

アミロイド線維に代表される蛋白質凝集体は,アルツハイマー病をはじめとする種々の疾患の原因となる。これまでの実験により,凝集体は生体中で対らせん状線維(Paired Helical Filaments, PHF)と呼ばれる構造を形成しており,凝集体形成に特に重要な役割を果たす残基の配列(部分鎖)が存在することが分かっている。Eisenbergらのグループは,凝集体形成に最も重要な働きをすると考えられる部分鎖ポリペプチドの単結晶30数種類について構造を決定しており,いくつかの特徴的な構造を見出している。本研究では,蛋白質凝集体を一次元あるいは二次元に広がった"結晶"としてモデル化し,凝集体表面の水和構造とゆらぎを分子動力学(MD)シミュレーションにより解明し,凝集体形成のメカニズムや生理活性物質との相互作用との関連性を明らかにする。
本年度は,アルツハイマー病の原因となるタウ蛋白質のアミノ酸配列のうち,PHF形成に最も寄与するとされる6残基のみからなる部分ペプチド(VAL-GLN-ILE-VAL-TYR-LYS,以降VQIVYKと表記)を対象として,凝集体のモデルとなる各種結晶構造を構築し,その水和構造をMDシミュレーションにより解析した。水素結合数や水の配向緩和時間などを計算し,凝集体が水和構造や水のダイナミックスに及ぼす影響について考察した。PHFによる水分子の自由度の制限が緩和時間およびその分布の増大を招き,細胞内の生化学反応に影響を及ぼしている可能性が示唆された。

Report

(2 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2009 2008

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] 高分子と水に関する分子動力学シミュレーション2009

    • Author(s)
      玉井良則, 福田光完
    • Journal Title

      高分子 58

      Pages: 70-73

    • NAID

      10024759018

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Journal Article] Roles of the Ether Oxygen in Hydration of Tetrahydrofuran Studied by IR, NMR, and DFT2009

    • Author(s)
      K. Mizuno, Y. Masuda, T. Yamamura, J. Kitamura, H. Ogata, I. Bako, Y. Tamai, T. Yagasaki
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry 113

      Pages: 906-915

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] タウ蛋白質凝集体モデル結晶の水和構造2009

    • Author(s)
      玉井良則
    • Organizer
      「実在系の分子理論」第四回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2009-05-30
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] タウ蛋白質部分鎖モデル結晶の水和構造2009

    • Author(s)
      玉井良則, 貝吹幸恵
    • Organizer
      第12回理論化学討論会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2009-05-29
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 高分子の水和に関するMDシミュレーション2008

    • Author(s)
      玉井良則
    • Organizer
      第22回分子シミュレーション討論会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山市)
    • Year and Date
      2008-11-18
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Hydration structure of protein model aggregates which mimic amyloid fibrils2008

    • Author(s)
      玉井良則
    • Organizer
      The 2nd International Symposium on Theory for Real Systems
    • Place of Presentation
      分子科学研究所(岡崎市)
    • Year and Date
      2008-08-04
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

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Published: 2008-04-01   Modified: 2018-03-28  

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