タンパク質複合体形成の分子機構と自由エネルギー解析

Publicly Offered Research

Project Area	Integrative understanding of biological processes mediated by transient macromolecular complexes; New technology for visualizing physiologically metastable states.
Project/Area Number	24121726
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Complex systems
Research Institution	The Institute of Physical and Chemical Research
Principal Investigator	杉田有治独立行政法人理化学研究所, 杉田理論分子科学研究室, 主任研究員 (80311190)
Project Period (FY)	2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help	¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000) Fiscal Year 2013: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000) Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Keywords	蛋白質間相互作用 / Tom20複合体 / 分子動力学法 / レプリカ交換法 / 動的な複合体形成 / 有限温度String法 / 分子動力学 / 自由エネルギー計算
Research Abstract	タンパク質の分子認識機構として、induced fitやconformational selectionなどの新しい分子機構が提案されている。ミトコンドリアTom20とプレ配列複合体についても、X線結晶構造解析を用いることで複数の安定構造が解かれており、複数の複合体構造間を遷移している可能性が高い。しかし、その状態間遷移過程や複合体構造間の安定性を実験的に見積もることは難しいため、分子動力学計算を用いて、Tom20複合体のダイナミクスと構造安定性を解析する。前年度までの研究で、レプリカ交換分子動力学法を用いたTom20プレ配列複合体の構造探索を行い複数の結晶構造間の遷移を観察した。その結果から自由エネルギー地形を得て、結晶構造間の自由エネルギー差を見積もった。今年度には、この自由エネルギー地形に基づき安定構造間の最小エネルギー経路を求めるための方法論とプログラムの開発を行った。複数提案されている方法のなかで、有限温度のString法の開発を目指して、テスト計算を実施し分子動力学ソフトウェアに導入する方法について検討した。この手法を、研究室で開発している分子細胞シミュレータGENESISに組み込むための準備を開始した。既にレプリカ交換分子動力学法のモジュールは開発されているため、有限温度String法の各レプリカを類似の方法で異なるプロセスに配置した。これらのレプリカを接続してReaction Pathを構築する方法についても検討した。
Current Status of Research Progress	Reason 25年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	25年度が最終年度であるため、記入しない。