2010 Fiscal Year Self-evaluation Report
Theoretical Study on Conjugated Dynamics of Protein and Solvent
| Project Area | Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions |
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| Project/Area Number |
20107008
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Ritsumeikan University (2012)
Institute for Molecular Science (2008-2011) |
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Principal Investigator |
HIRATA Fumio Institute for Molecular Science, 理論・計算分子科学研究領域, 教授 (90218785)
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| Project Period (FY) |
2008 – 2012
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| Keywords | 3D-RISM / 分子認識 / 蛋白質の揺らぎ / 自由エネルギー / ダイナミクス |
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| Research Abstract |
我々は過去数年の研究において「分子認識の理論」とも呼ぶべき新しい統計力学理論を構築しつつある。それは溶液内の超分子や蛋白質などによる分子認識(複合体形成)過程を第一原理的に実現する方法論である。しかしながら、現在までの理論では十分に取り扱うことができない問題がある。それは蛋白質の構造揺らぎと共役した機能発現過程(化学過程)である。酵素反応やイオンチャネルなど蛋白質の機能発現においては基質分子を蛋白内に取り込む過程(分子認識)が重要であるが、このプロセスは単に「鍵と鍵孔」のような機械的なフィッテイング過程ではない。例えば、酵素反応の場合、酵素の反応ポケット周辺の構造が変化して、基質を取り込む現象は実験的にも良く知られている。また、イオンチャネルにイオンを取り込む際の「ゲーテイング」という機構も同様の構造揺らぎによって実現される。このような蛋白質の構造揺らぎと共役した化学過程を取り扱うために、溶液のダイナミクスと共役した蛋白質の構造揺らぎを記述する理論を構築することが本研究の目的である。
このような目的を達成するために二つの方法論を発展させる。ひとつは蛋白質の自由エネルギー曲面上でのダイナミクスである。この問題に対しては3D-RISM理論と分子動力学法を組み合わせた新しい方法論を開発する。もうひとつは溶液のダイナミクスと蛋白質の構造揺らぎとの動的相関を記述する理論である。我々は一般化ランジェヴァン理論と3D-RISM/RISM理論を結合した新たな理論の提案を行う。
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