2007 Fiscal Year Annual Research Report
生体高分子とコソルベントが操る水分子ネットワークの分子情報論的解明
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19750004
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
優 乙石 Nagoya University, 大学院・工学研究科, COE研究員 (90402544)
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| Keywords | 計算化学 / タンパク質 / 選択的水和 / 溶媒効果 / エクトイン / 分子動力学 / Kirkwood-Buff理論 |
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| Research Abstract |
水、生体分子そしてコソルベント(エクトインなどのアミノ酸モノマー誘導体や、トレハロースなどの糖分子、その他細胞中に共存する低分子)が織り成す超多自由度システムを計算機の中に構築し、生体高分子周囲の水分子集団のダイナミクスと、それらが形成する水素結合ネットワークの分散協調現象を分子レベルで解明することを目的としている。当該年度の研究成果を以下に記す。
(1)液体の統計物理学理論として知られるKirkwood-Buff(KB)(カークウッドーバフ)理論に着目し、これを生体高分子などの巨大分子系に適用するための一般化を試みた。その結果、生体高分子の形状を考慮した溶媒和構造解析法「表面Kirkwood-Buff法」を考案し、環境ストレス調節分子「エクトイン」水溶液中のタンパク質に適用した。その結果、コソルベント水溶液中のタンパク質安定化について、重要な要因となる選択的水和現象にたいして、分子レベルの微視的な理解を深めた。この成果については、Journal of Physical ChemistryBに公表し、北京で行われた第3回アジア太平洋国際理論計算化学会議(The 3rd Asian pacific Conference of Theoretical and Computational Chemistry(APCTCIII))にて、ベストポスター賞を受賞した。
(2)異分野融合研究については、ニューラルネットの一種である自己組織化マップ(SOM)法を用いた生体分子ダイナミクスおよび構造活性相関の可視化を推進している。当該年度は、より大規模な分子構造データを用いて、その実施例を拡充した。さらに、現在までの研究成果の総括として、開発した手法の数学的解釈をより拡充させた論文化を進めた。
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