2017 Fiscal Year Research-status Report
タンパク質構造形成の高次構造依存性の解明と高次構造依存型分子力場の開発
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16K07325
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| Research Institution | Hiroshima City University |
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Principal Investigator |
鷹野 優 広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (30403017)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 分子力場 / 二次構造 / αヘリックス / 水素結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
蛋白質は、それぞれの特異な機能に適した三次元構造を形成している。αヘリックスは、蛋白質の三次元構造形成に重要な二次構造であり、主鎖のペプチド結合同士が水素結合を形成することにより安定に存在している。我々はαヘリックス内の水素結合に注目し、その特徴を捉え、将来的には古典分子動力学シミュレーションの新規力場開発につなげることを目指している。当研究室の先行研究において、水素結合の強度の指標となるαヘリックス構造と伸びた構造のエネルギー差（相対エネルギー）は、量子化学と古典力場の手法間で大きな開きがあったと報告されている。本研究では分子をフラグメントに分割することで行うMolecular Tailoring Approach (MTA) 法を用い、αヘリックス中の個々の水素結合エネルギーの計算を行い、そのデータをもとに定量的にαヘリックス中の水素結合を解析していく。本年度は、フラグメントのみの水素結合エネルギーのサイズの影響を調べるために、フラグメントのサイズを変えたものでMTAの結果と比較したところ、これまでの最少のペプチドフラグメントではフラグメント間の水素結合が過大評価されるが、フラグメントのサイズをジペプチド、トリペプチドと大きくしていくと、MTA法で計算したαヘリックスの水素結合エネルギーをよく再現することが明らかとなった。これはヘリックスの最小ペプチド対が近似として不十分であり、サイズが大きくなることでフラグメント分子なの電荷の再配置がうまくいくことが原因と考えられる。また、二次構造は主査の二面角により決定され、また水素結合はその多くが静電相互作用によって決まることから、二面角と水素結合に強く関わる原子電荷の間になんらかの関係があることが示唆される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
二次構造と水素結合に関するデータを精査することで、二次構造を支配する主鎖の二面角と水素結合を支配する原子電荷との関係を分子力場の設計指針として立てることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
Molecular Tailoring Approach法での水素結合エネルギーをよく再現するジペプチドモデルを用いて、二次構造を支配する二面角と水素結合に強く関わる原子電荷との関係を明らかにし、分子力場の改良・実装につなげる。
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| Causes of Carryover |
（理由）
学会発表および論文校閲用として経費を計上していたが、当初よりも興味深い結果が生じたため、さらに詳しい解析に集中し、よりよい論文誌への投稿を目指すために、発表を控え論文投稿を遅らせたため。
（計画）
論文への英文校閲への使用、論文投稿料への使用、結果をより広く公表するため、オープンアクセス代としての使用、カバーの掲載が許された場合にはその掲載費への使用、成果報告のための国際学会への旅費への使用を予定する。
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