2020 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical study on biomolecular functions: Effects of conformational fluctuations and changes
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16H02254
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
斉藤 真司 分子科学研究所, 理論・計算分子科学研究領域, 教授 (70262847)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 機能発現 / 光合成系 / 励起エネルギー移動 / 時計タンパク質 / 概日リズム / 一分子速度論 / 動的乱れ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、生体分子系の機能発現および構造変化ダイナミクスなどの研究を行った。
生体分子系の機能発現に関しては、光合成系における励起エネルギー移動(EET)、時計タンパク質KaiCに関する研究を行った。EETに関して、緑色硫黄細菌中のFenna-Mathews-Olson(FMO)タンパク質において、各色素の励起エネルギーに依存するエネルギー揺らぎが効率的EETに重要であることを世界で初めて分子論的に明らかにした。この研究の展開として、高等植物の光捕集アンテナタンパク質LHCIIにおけるEETの分子機構解明に着手した。また、時計タンパク質KaiCの概日リズムの解明に関して、KaiCのC2ドメインにおけるリン酸化とKaiBのKaiCへの結合との間の遅延に関する理論モデルを提案した。さらに、ポリセオナミドBの脂質二重膜への侵入過程に関する分子動力学計算および自由エネルギー計算を行い、ポリセオナミドBの脂質二重膜への侵入に関する分子機構を明らかにした。
構造変化ダイナミクスに関する研究としては、構造変化により反応が揺らぐ場合の反応速度を求める理論計算手法を開発し、BPTIタンパク質の構造揺らぎによる構造変化の速度の揺らぎ（動的乱れ）の解析を行った。さらに、構造や反応がどのように起こるかという観点で、液体状態から過度の過冷却状態にわたる幅広い温度領域の水の構造変化を解析し、温度低下に伴い水の局所ネットワーク構造変化が非ポワソン過程へと変化していくことを明らかするとともに、構造変化が時間的空間的にどのように進行するかについて詳細な解析を行った。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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