2017 Fiscal Year Annual Research Report
All-Atom Analysis of Cosolvent Effect on Protein Structure through Free-Energy Calculation
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26240045
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
松林 伸幸 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20281107)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三本木 至宏 広島大学, 生物圏科学研究科, 教授 (10222027)
石塚 良介 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (30462196)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 溶媒和 / ゆらぎ / 構造エネルギー / 静電相互作用 / 分散引力 / 排除体積項 / 分布関数理論 / 分子シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、タンパク質構造に対する外部摂動効果を全原子レベルで解析することを目的とする。主眼は共溶媒効果の自由エネルギー解析であり、分子動力学シミュレーション（MD）とエネルギー表示溶液理論の融合手法を用いる。タンパク質構造変化に支配的な役割を果たす成分を同定し共溶媒によってタンパク質構造を制御するための指針を策定するために、共溶媒添加にに伴う自由エネルギー変化（移行自由エネルギー）とそれを構成する相互作用成分（静電項、van der Waals項、排除体積項）の相関を検討し、尿素の変性効果を規定する成分はvan der Waals項であり、アルキル化尿素についても同様の効果が見られることを明らかにした。さらに、10残基程度のペプチドの多量化の自由エネルギー解析を行った。多量化の駆動力は、ペプチド間の相互作用であり、多量化の進展によって構造ゆらぎが小さくなることを見出した。溶媒和自由エネルギーは、多量化を阻害することが示されたため、溶媒和を強化することでペプチドの凝集阻害が可能になると考え、尿素およびDMSOを共溶媒として多量化の自由エネルギーの計算した。その結果、尿素またはDMSOを添加することで溶媒和の安定化がもたらされ、凝集阻害にいたることが分かった。そこで、単量体および多量体の移行自由エネルギーと静電項、van der Waals項、排除体積項の相関解析によって、尿素共溶媒ではvan der Waals項の影響で凝集阻害が起きることを明らかにした。また、温度によるタンパク質変性の解析を行った。天然構造と変性構造の集団を構成し、静電項、van der Waals項、排除体積項の各成分の順序が、タンパク質の構造安定性を決定する自由エネルギーの順序と一致する確率を計算した。その結果、排除体積項でほぼ１の確率で安定性順序が一致したが、静電項での一致確率は低いことが見出された。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(102 results)
