理論計算によるDNA損傷修復メカニズムの研究

• Project/Area Number: 04F04867
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Biophysics
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Host Researcher: PINAK Miroslav 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門, 研究主幹
• Foreign Research Fellow: KOTULIC BUNTA J 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門・放射線影響解析研究グループ, 外国人特別研究員 ; KOTULIC Bunta J. 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門・放射線影響解析研究グループ, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2006: ¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 二本鎖切断 / 修復酵素 / 非相同末端結合修復 / Ku70 / 80二量体 / 結合 / 分子動力学シミュレーション

Research Abstract

二本鎖切断と修復酵素Kuのシミュレーション
二本鎖切断の主要な修復過程である非相同末端結合修復においては、最初に修復酵素KuがDNAに結合して修復が開始される。この修復開始の機構に焦点をあてた研究を実施した。まず、実測データ(結晶構造解析データ)を基にKu70/80二量体とDNAが結合した状態のモデルを作成して水中に置き、水分子を含めて全体で18万原子からなる大きな系を対象とした分子動力学シミュレーションを行った。その結果、Ku二量体とDNAが結合するために重要な働きをすると思われるアミノ酸残基(Kuの構成要素)を見いだした。これに続いて、Ku70/80二量体と二本鎖切断DNAが離れた状態から結合する過程をシミュレーテッドアニーリング手法を用いて再現しようとしたが、結合過程の再現には成功しなかった。今後の課題として、アニーリングに先立ちシミュレーション系の重要な部分の初期状態を量子計算を用いて最適化することが必要だと考えられる。ここで得られた成果は国際学会にて発表した。

Research Products

• [Journal Article] Structural Analysis of Base Mispairing in DNA Containing Oxidative Guanine Lesion. (2007)
  • Author(s): FUJIMOTO, H., PINAK, M., NEMOTO, T., KOTULIC BUNTA, J.
  • Journal Title: European Journal of Physics Vol.1, No.1 Pages: 49-61
• [Journal Article] DNA strand break : structural and electrostatic properties studied by molecular dynamics simulation.
  • Author(s): KOTULIC BUNTA, J., LAAKSONEN, A., PINAK, M., NEMOTO, T
  • Journal Title: Computational Biology and Chemistry 印刷中
• [Journal Article] Solvating, manipulating, damaging and repairing DNA in a computer.
  • Author(s): BUNTA, J., DAHLBERG, M., ERIKSSON, L., KOROLEV, N., LAAKSONEN, A., LOHIKOSHI, R., LYUBARTSEV, A., PINAK, M., SCHYMAN, P.
  • Journal Title: J.Quant.Chem. 印刷中