Thermodynamic analysis of bimolecular assembly driven by solvent water

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K05254
• Research Institution: Himeji Dokkyo University
• Principal Investigator: 原野 雄一 姫路獨協大学, 薬学部, 准教授 (60456259)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 生物物理学 / 理論創薬

Outline of Annual Research Achievements

生体分子の自律化(タンパク質の立体構造形成、分子認識など)の過程は、全て液相で起こることから、溶媒である『水』の存在が大 きく関与している。また、 実験として観測される重要な生体分子の挙動はsec以上(系によってはday~month)という長い時間スケー ルである。以上のことから、生体分子と水を含んだ全系 に対する分子論と熱力学とを統合した理解が必要である。これまでに我々の研究グル ープが開発した水和自由エネルギーの高速計算法を用い、巨大生体分子の構造変化に対する自由エネルギー地形を描くことを試み、小ペプチドの系においては計算は終了し有効性は確認できている。 現在、水の熱力学的性質が如何に関与するかを物理化学的理論に基づき明らかにする試みを続けている。特に当該年度は、原子レベルでの熱力学量の寄与を考慮する方法論を開発した。また、応用的な研究として、計算化学と溶液化学の融合による蛋白質ーリガンド間の結合の自由エネルギーの計算に基づいたin silico創薬を目指した。