生体高分子会合の溶液理論への情報理論の応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540473
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 入佐 正幸 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (60284600)
• Keywords: 溶液理論 / 排除体積 / 会合 / モーター蛋白質 / フィラメント形成 / アルファシェイプ / 凸包 / ボロノイ図形

Research Abstract

生体高分子会合の具体例として、モーター蛋白質であるアクチンについて,会合過程を考察すべく研究を行ってきた。まず、第一段階としてアクチン分子が2個会合した場合に働いている平均力について計算を行った。考察の対象を排除体積起因平均力(引力)に限定し、我々が開発してきた拡張scaled particle理論(XSPT)を用いて、2分子の相対配置を変更して結果を比較した。その結果、アクチンがフィラメントを形成した際の、螺旋に沿った2分子の相対配置が最も安定であることがわかった。また、キノコ毒であるファロイジン分子は、2分子の隙間に入り込むことにより、螺旋状の配置をより安定化させていることがわかった。これは、ファロイジン分子がアクチンフィラメントを固定化することにより毒として機能している知見と一致する。XSPTでは、分子内形状(蛋白質分子のコンフォメーション)を反映させた計算も可能である。そのため、モノマーとして遊離して存在するアクチン分子のコンフォメーションと、アクチンフィラメント中のアクチン分子のコンフォメーションで平均力の違いを考察した。その結果、アクチンフィラメント内でみられるアクチン分子のコンフォメーションは、螺旋状配置にあるアクチン2分子をより安定化することがわかった。これらのXSPTの計算には情報理論におけるアルファシェイプの方法が必要であり、この部分はEdelsbrunnerらのプログラムの利用にとどまっていた。この部分のプログラムを自作すべく、今年度はその基礎となる4次元凸包のプログラムの開発に取り組み成功した。

Research Products

• [Publications] Masayuki Irisa: "Calculation of hydration free energy of small alkane as a function of dihedral angle by using extended scaled particle theory"Journal of Molecular Liquids. In press. (2004)
• [Publications] Masayuki Irisa: "A Brownian Ratchet Model of Actin Polymerization Motor by using Extended Scaled Particle Theory"Proceeding of the 3rd International Symposium on Slow Dynamics in Complex Systems. In press. (2004)