立体構造エネルギー解析法による蛋白質の三次構造に関する研究

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61230022
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 輪湖 博 早稲田大, 社会科学部, 講師 (60158607)
• Keywords: 蛋白質の立体構造 / 規準振動解析 / 立体構造エネルギー関数法 / トリプシンインヒビター

Research Abstract

蛋白質分子の立体構造エネルギー解析法とよばれるものには、立体構造エネルギー極小化,規準振動解析,モンテ・カルロ法,分子動力学等があるが、これらを統合した、総合的な蛋白質解析システムを構築することをめざして研究を進めている。このうち、エネルギー極小化に関してはほぼ完成の域に達しているので、本年度は、規準振動解析を集中的に行なった。
1.蛋白質に関する実験結果を理解する上で、X線結晶構造解析で得られた立体構造を観察することが重要な役割を担っていることは明らかである。この「静的
描像に対し、規準振動解析は「動的
描像を付加することができる。確かに、モンテ・カルロ法や分子動力学に比べ適用範囲の限界が狭い難点はあるが、一方で、計算が手軽であるという十分意義のある長所がある。リボヌクレアーゼ,フラボドキシンなどいくつかの蛋白質について、各原子の常温でのゆらぎ,原子対のゆらぎの相関,二面角のゆらぎ等を計算し、蛋白質それぞれの立体構造の特徴(折れたたみのタイプ,ドメイン構造,モジュール構造,二次構造等)がどのように反映するかを調べた。その結果、規準振動解析の有効性を確認することができた。
2.蛋白質分子のような複雑な系のしくみを解明するための方法論というものは必ずしも確立されているとは言えないが、天然構造に外から何らかの摂動を加え、その応答を調べるのは一つの方法であろう。本年度は、その発想のもとに、BPTIという蛋白質について、天然構造で形成されている3本のS-S結合のうち1本、2本あるいは3本を切断した場合、分子内のゆらぎがどう変化するかを計算することによって、天然構造における3本のS-S結合の役割を調べた。その結果、立体構造を保持するのに重要と思われるものと、むしろ、折れたたみの過程において重要であろうと思われるものとがあることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] H,Nakamura: J.Mol.Graph.4. 180-181 (1986)
• [Publications] H.Wako: J.Comp.Chem.(1987)
• [Publications] 輪湖博: "「グラフ論理の数値計算への応用¨蛋白質分子の構造エネルギー関数の高速微分" 統計数理研究所, 166 (1987)
• [Publications] 輪湖博: "「R&Dコンピューティングガイド¨蛋白質のダイナミックス" (株)サイエンスフォーラム, (1987)