2023 Fiscal Year Annual Research Report
Multi-scale molecular dynamics simulation on biomolecular dynamics in crowded cellular environments
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19H05645
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
杉田 有治 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (80311190)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 隆 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (80261147)
優 乙石 前橋工科大学, 工学部, 准教授 (90402544)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Keywords | 分子動力学 / 分子混雑環境 / NMR / 酵素反応解析 / 機械学習 / マルチスケール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マルチスケール分子動力学プログラムGENESISの開発を継続し、粗視化モデルを用いた大規模並列プログラムCGDYNを完成させた。このプログラムでは、陰溶媒モデルを用いた場合に発生する粒子密度の不均一性に起因する速度低下を防ぐために、シミュレーション空間を不均一に分割する新しいアルゴリズムを開発し、「富岳」などで他のソフトウェアを凌駕するパフォーマンスを得た。QM/MM計算を周期的境界条件で実現するための手法開発を行い、大規模な分子系の反応解析を行うことができるようになった。
応用研究対象の一つであるGRB2については，SOS1との相互作用によって形成される液滴のサイズと，GRB中のSH3ドメイン数およびSOS1中のPRM数との相関について解析を行った．また，メチル選択標識試料を用いた滴定実験より，LLPS形成時の相互作用に関わる可能性があるアミノ酸残基が示された．さらに，GRB2とSOS1由来のペプチドとのNMR滴定実験による精密な解離定数解析を行った．Drkについては，野生型の全長蛋白質，およびNSH3ドメインが安定化されたT22G変異体の全長蛋白質について解析を進め，野生型のNSH3ドメインの活性発現には他の因子の存在が必要であることを示唆する結果を得た．また、NMRとSAXSデータを組み合わせたIntegrative Modelingを行うことで、溶液中でのGRB2の動的構造を解析することに成功した。さらに、もう一つの応用研究対象であるトリプトファン合成酵素（TRPS）のインドール移動に伴う自由エネルギープロファイルを得ることができた。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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