2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K18526
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
笠原 浩太 立命館大学, 生命科学部, 助教 (90634965)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 分子動力学法 / ペプチドデザイン / 分子間相互作用 / 分子認識 / 蛋白質間相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度の実績として、(i) 昨年度に引き続き、水溶液中のオリゴペプチドの挙動について基礎的な検討を行った。(ii) 計算科学的方法論の基礎的検討および開発、実証を行った。(iii) デザインしたペプチドの高精度計算による検証を行った。
(i) ポリグルタミン酸をモデルペプチドとしたヘリックス-コイル転移現象のシミュレーション解析を行い、末端からのアンフォールディングが支配的であることなどを確認した。ここで得られた結果は配列に依らないペプチドの基本的な振る舞いであるものと考えられる。水溶液中のペプチドの基本的な挙動の理解は、デザインのための物性理解において重要である。
(ii) デザインペプチドの有効性を検証するために拡張アンサンブル法の基礎的検討、開発、実証を行った。具体的にはレプリカ交換分子動力学法を用いた有限サイズ効果等の検証、レプリカ交換法およびマルチカノニカル法のパラメータ設定が計算結果に及ぼす影響、マルチカノニカル法によるディスオーダーたんぱく質の機能解析、さらに独自の方法である多次元VcMC法およびVcMD法の開発を行った。
(iii)3つの機能性ペプチド候補配列がデザインされた。これらについてペプチド同士の相互作用を高精度に調べるため、マルチカノニカル法によるシミュレーションを実施した。また実験による実証に向けて、研究協力者との議論を進めた。
これらについて、17件の学会発表を行い、論文4報を査読付き論文誌において出版した。また、論文3報を投稿済みである。
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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
平成29年度では、(i)ペプチドおよび(ii)方法論に関して基礎的な検討を進めると共に、(iii)本来の目的であるペプチドデザインについても一定の進展があった。特に(iii)について、昨年度までに絞り込んだデザイン候補ペプチドに対して、拡張アンサンブル法を用いた高精度計算による検証を実施できた。これは当初の計画では平成30年度に実施する予定だったものである。一方で当初の予定であったフォールドタンパク質への組み込み体に対する検証としては、簡単な検討を行うのみに留めた。これはここまでの計算結果および実験系研究者との議論を経て、詳細な検討を省略しても問題ないという結論に至った為である。機能性ペプチドについては信頼性の高い配列3つを得ており、これを実験によって実証する計画も具体的に議論している。
このように当初の計画から多少の変更はあったものの、研究自体は着実に進展しており、また副次的な複数の成果を生み出すことができたと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は当初の計画通り、実験による実証を実施する。予定していた高精度計算による検証を29年度に前倒ししたため、当初の計画より徹底的な実証実験が可能である。これまでに同定した3つの配列について、ペプチド全合成を行い蛍光ラベル付きのサンプルを得る（外注を利用）。これを用いて蛍光相関分光法や蛍光偏向など複数の方法で検証を行う。しかしながら候補ペプチドがホモダイマーによる結合を行うため通常の手法では結合性の検討が難しい。そのため、ペプチド配列を適当なフォールドドメインの末端に組み込んで大腸菌による発現を行い、単純なペプチドと組み込み体との間の結合を測定する。組み込み体であればビアコアによる結合速度定数測定なども可能であり、必要に応じて実施していく。さらにこれまでと同様、ペプチドの基本的物性や、計算科学的方法論などについても引き続き基礎的な検討を行っていく。またこれまでの成果を論文誌や学会等で報告していく予定である。
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| Causes of Carryover |
パッケージ旅行などを利用したことで計画よりも旅費が抑えられたため、若干の余りが生じた。半端な金額であったため、次年度へ持ち越して利用したい。研究協力者らが蛋白質科学会年会（新潟）において成果発表する予定であるため、その旅費として使用する予定である。
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