2006 Fiscal Year Annual Research Report
テロメア四重鎖DNA-ポルフィリン複合体の構造と熱力学諸量、その予測と検証
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18590098
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
石川 吉伸 熊本大学, 医学薬学研究部, 講師 (00305004)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
富杉 佳計 大阪大学, 大学院薬学研究科, 助手 (80322311)
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| Keywords | 薬学 / 生物物理 / 有機化学 / 核酸 / 分子認識 / テロメア / 四重鎖 / ポルフィリン |
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| Research Abstract |
テロメアは真核生物の染色体末端であり、ヒトではTTAGGGの塩基繰り返し配列を持っている。テロメアを伸長する酵素がテロメラーゼであり、腫瘍細胞の85%に活性が見られ、テロメラーゼは細胞の不死化と密接な関係がある。テロメラーゼはテロメアー本鎖構造に結合するが、その一本鎖が四重鎖構造をとるとテロメラーゼはもはやテロメアには結合できず、腫瘍細胞は死滅することが報告されている。テロメア四重鎖を安定化するカチオン性ポルフィリンTMPyP4はテロメラーゼ阻害活性と抗腫瘍細胞活性を示すことがわかっている。そこで私はTMPyP4がどのようにテロメア四重鎖DNAに結合しているのかを探るために、テロメア四重鎖-TMPyP4複合体の分子モデリングと分子動力学シミュレーションを行った。TMPyP4の初期構造のモデリングにはMOEを使用し、構造最適化はMOPACで行った。電荷はAMBER8のantechamberモジュールを使用してAM1-BCC法で求めた。反平行グアニン四重鎖DNA構造(PDB_ID:143D)はPDBからダウンロードした。AMBERのxleap上で40の初期構造のモデリングを行い、GBモデルにて極小化し、その構造の結合自由エネルギーをMM-PBSA法により求めた。スコア上位の複合体もモデルに水分子を顕わにはりめぐらしたあと4nsの分子動力学シミュレーションを行った。最後の1nsのトラジェクトリを用いてMM-PBSA法により結合自由エネルギーを算出した。分子動力学シミュレーションとMM-PBSA法の計算結果から、外部スタッキングモデルとグルーブ結合モデルの結合自由エネルギー差はほとんどなく、また結合自由エネルギーの寄与は静電的結合力ではなくファンデルワールス力によるものであることが示唆された。
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