2016 Fiscal Year Annual Research Report
Breakthrough on the high pressure biomolecule reaction with computational chemistry of the volume change
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25410025
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
優 乙石 国立研究開発法人理化学研究所, 杉田理論分子科学研究室, 研究員 (90402544)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 蛋白質 / 高圧 / 分子動力学 / 水和 / 部分モル体積 / 細胞環境 / 分子混雑 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、溶液中のタンパク質の体積的寄与を、全原子モデルを用いた分子動力学シミュレーションによって理論的に調査することで、高水圧がタンパク質機能に与える影響などを分子レベルで明らかにする事を目的としている。一方で、水圧が到達する最終的な場である細胞質はタンパク質や核酸などの生体分子が高濃度で共存している分子混雑環境である。本研究はこのような細胞質内の物理化学的環境と、その圧力応答を調査するという側面も持ち合わせている。
本年度は、前年度から開発を続けている分子の幾何学的解析プログラムの開発が終了し、所属するグループが開発中の超並列分子動力学ソフトウェアGENESISの解析モジュール「SPANA」として公開準備中である。MDシミュレーションについては、前年度から継続していた小型タンパク質による分子混雑系（細胞質内のように生体高分子が高濃度で混み合っている系）の解析が終了した。ここでは、タンパク質のサイズと水和層体積（タンパク質周囲に形成される水和層の体積）との関係を明らかにし物理化学系専門誌に発表された。また、本研究課題と連携して進められていた大規模細胞質モデルの分子ダイナミクスについても生命科学系専門誌などに発表した。ここで得られる大規模な分子座標データ解析の一部に、本課題で開発したSPANAが使用された。一方で、複数の酵素タンパク質を含む細胞質モデルに高圧を付加したMDシミュレーションについては現在実行中である。
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