タンパク質のフォールディング過程のシミュレーション

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15300101
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Nagahama Institute of Bio-Science and Technology
• Principal Investigator: 郷 通子 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 教授 (70037290)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 健一 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 助教授 (20322737)
• Keywords: フォールディング / モジュール / 分子動力学計算 / protein G / AMBER / 力場パラメタ / 疎水性コア / 二次構造

Research Abstract

本研究は、タンパク質のアン・フォールディングシミュレーションから、その逆過程であるタンパク質フォールディング過程の中間微細構造を解析することによって、生体内でモジュールを核としたフォールディングがなされているかどうかを、高速なシミュレーションを多数回行うことで、明らかにすることを目的としている。今年度はprotein Gを対象として、実験結果とシミュレーション結果との整合性を見ながら、シミュレーションのパラメタを検討し、その上でアン・フォールディング過程におけるモジュール構造の解析を行った。その結果以下のことがわかった。1)アン・フォールディングを加速するために温度を上げてシミュレーションを実行するが、水の密度を常温での値と同じにしておくと、可能な計算時間(1ナノ秒)の間にアン・フォールディングを起こさせるには750 Kまで温度を上げる必要があったが、蒸発しないぎりぎりの密度に下げることにより、より低い温度、600 Kでアン・フォールディングを起こさせることができた。2)AMBERの力場パラメタを変えてシミュレーションを実行したところ、ほどける過程が大きく異なった。二次構造の保持しかたに関して、実験結果と一番整合性のあったパラメタは、parm99であった。ただし、2つのβヘアピンの壊れる順番について必ずしも実験結果を再現するものではなく、さらなる検討が必要である。他のパラメタ、parm94、parm96については、ヘリックスが、それぞれ、過剰に形成される点、全く保持されない点について、実験結果と整合していなかった。3)parm99を用いた600 Kでのシミュレーションにおいて、疎水性コアが壊れるはどアン・フォールドした状態においてもモジュール境界を同定することができ、その位置は天然構造のモジュール境界とほぼ同じ位置であった。