2017 Fiscal Year Annual Research Report
Computational Studies on Functions and Reactions of Prostaglandin Synthases
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15K05411
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
森 聖治 茨城大学, 理学部, 教授 (50332549)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
海野 昌喜 茨城大学, 理工学研究科, 教授 (10359549)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 量子化学計算 / QM/MM法 / プロスタグランジン合成酵素 / 反応機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究期間内、生化学的および医学的にたいへん重要であるプロスタグランジン合成酵素の反応メカニズムについて、計算科学的な検討を行った。
（１）シクロオキシゲナーゼ触媒の反応：シクロオキシゲナーゼによる、アラキドン酸からプロスタグランジンH2生合成反応に関して、基質のアラキドン酸との複合体のMDシミュレーション（AMBER力場を使用）、基質のプロトン引き抜きにおける立体選択性（13位のpro-S水素のみ引き抜く）およびアラキドン酸のα鎖およびω鎖の配座の影響、プロトン引き抜き後のアラキドン酸の位置選択的酸素添加反応のQM/MM法計算を行い、成果を投稿に向けて準備中である。QM/MM計算においては、酵素を構成するアミノ酸残基の静電的影響を取り入れたONIOM-EE法を用いた。
（２）リポカリン型プロスタグランジンD2生合成反応およびプロスタグランジンF2生合成反応について、基質であるプロスタグランジンH2および酵素を含めたQM/MM計算を現在も検討中である。いずれも、NMRスペクトルおよびX線結晶構造解析に基づいた立体構造を用いた。基質のエンドペルオキシド酸素にチオラートイオンが求核攻撃した遷移状態など、いくつかの遷移状態が求まった。リポカリン型プロスタグランジンD2合成酵素に関するQM/MM計算に関して、QM領域に、システインと水素結合するセリンなどのアミノ酸残基側鎖を取り入れることが必須であることが明らかになった。酵素を構成するアミノ酸残基の静電的影響を取り入れた構造最適化計算を現在行っている。
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