2017 Fiscal Year Annual Research Report
アミロイド線維の動的秩序形成過程の全貌の理論的解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions |
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| Project/Area Number |
16H00790
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| Research Institution | Okazaki Research Facilities, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
奥村 久士 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 計算科学研究センター, 准教授 (80360337)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アミロイド線維 / 分子動力学 / 界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アミロイド線維は間違って折りたたんだタンパク質の線維状凝集体である。アミロイド線維は40種類以上の病気の原因と考えられている。例えばアルツハイマー病はアミロイドβ（Aβ）ペプチドが凝集してできたアミロイド線維が原因ではないかと言われている。我々はこれまでAβペプチドの分子動力学シミュレーションを行ってきた。親水性/疎水性界面ではアミロイド線維が凝集しやすいということが報告されている。そこで今年度はAβペプチドの一部分であるAβ(16-22)を親水性/疎水性界面を含む系に100本入れ凝集させる分子動力学シミュレーションを行った。
162500個の水分子と100本のAβ(16-22)を含み、親水性/疎水性界面を持つ系を用意した。タンパク質の力場にはAMBER parm14SBを、水にはTIP3Pを用いた。静電相互作用の計算はパーティクルメッシュエワルド法で行った。時間ステップ幅はタンパク質については0.5 fsに、水分子については4 fsに設定した。水分子は剛体として扱い、温度は能勢・フーバー熱浴を使って制御した。
シミュレーションの結果、時間が経つにつれバルクの水中から界面にAβ(16-22)ペプチドが移動し、界面でのAβ(16-22)ペプチド濃度が上昇した。さらに界面上でも濃度の高い領域と薄い領域ができ、高濃度領域で界面に沿って反平行分子間βシート構造を持つ凝集体が生成された。また、水中でも反平行分子間βシート構造が生成された。これらのオリゴマーの分布を計算すると単量体～四量体は界面で多く存在しているのに対し、五量体～七量体は界面からやや水中よりで多く存在していることが分かった。この現象はアミロイド線維の形成初期過程において親水性/疎水性界面からオリゴマーが芽のように伸びてくる現象を表している。この発見は親水性/疎水性界面からアミロイド線維がどのように形成されるかを理解する上で役に立つものである。
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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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