2014 Fiscal Year Annual Research Report
マルチスケールシミュレーションによるタンパク質へのリガンド結合過程の研究
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24570179
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
寺田 透 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (40359641)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 分子動力学シミュレーション / タンパク質 / リガンド / 粗視化モデル / MARTINI / マルチスケールシミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.リガンド結合シミュレーションの追加と結果の解析
平成24年度に作成した、タンパク質・リガンドペアを基質ポケットの形状、基質ポケット表面の物理化学的性質、リガンドの物理化学的性質に従って分類したデータベースを用いて、平成25年度に選定した6つのタンパク質・リガンドペアが属する分類から別のタンパク質・リガンドペアを1つずつ選定し、粗視化分子動力学法に基づくリガンド結合シミュレーションを実施した。ここでは、リガンド非結合状態のタンパク質の周囲に4～50個のリガンドをランダムに配置し、2～5 μsの粗視化分子動力学シミュレーションを、リガンドの初期配置と初速を変えながら50～100回繰り返した。いずれの系においても、基質ポケットへのリガンドの結合が観察された。トラジェクトリデータを解析し、リガンドの分布および流束、結合・解離速度定数、解離定数を求めた。
2.リガンド結合パスウェイの精密化
Levansucrase・sucroseの系について、全原子分子動力学法に基づいて反応経路を最適化するstring法を用いてリガンド結合パスウェイの精密化を行った。まず、マルチコピー・マルチスケール分子動力学シミュレーション法開発のためのライブラリμ2libを用いて、リガンド結合パスウェイの最適化を行うstring法のアプリケーションソフトウェアを作成した。次いで、粗視化分子動力学シミュレーションの結果得られたリガンドの流束データから、リガンド結合パスウェイを構築し、これをstring法の初期経路として利用した。ここでは、リガンド結合パスウェイを32個のイメージを用いて離散化した。30 nsのシミュレーションを行い、20 nsでパスウェイが収束することを確認した。また、アンブレラサンプリング法を用いてパスウェイに沿った自由エネルギープロファイルを計算した。
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